今年，科技部就《科技創新2030—“腦科學與類腦研究”重大專案2020年度專案申報指南》公開徵求意見，徵求意見稿一發布就引起了腦科學行業的沸騰。

在十四五規劃中，人工智慧和腦科學被列為國家戰略科技力量，而今一系列配套政策的出臺則是意味著未來的5-10年將是腦科學從基礎研究到臨床應用快速鋪開的時期，當下是腦科學發展的關鍵時點。

經過幾十年的積累，腦科學正在進入一個應用的爆發期。一個全新的基於腦科學的千億級產業正在形成之中。

靈敏的資本也已經紛紛佈局，動脈網統計發現神經科學領域與醫療結合的功能神經外科，2020年至今，已經發生了多筆過億元的融資，總融資金額超過10億元。

2020年-2021年功能神經外科領域融資事件

不難看出，除了手術機器人外，功能神經外科領域融資加速流向一個地方：與腦相關資料，且集中在腦資料三要素（腦電、腦影像以及與腦相關臨床行為資料）的採集、分析、處理、開發成為資本押注的熱門賽道。

在完成融資的多家公司中，諾爾醫療（NeuroEchos)是腦科學資料利用的代表，諾爾醫療在功能神經外科和腦科學領域雙佈局，不僅研發用於包括難治性癲癇在內的諸多功能神經疾病精準診斷所需的創新醫療器械（如3.0T磁共振相容SEEG腦電極），同時也推進開發能幫助產學研機構處理海量深腦資料的智慧輔助工具，致力提升臨床和科研機構處理、分析海量資料的基礎能力，助力更多科學家和臨床專家更高效的發現潛在神經系統疾病的發病機制和大腦的基礎執行邏輯，在提高諸如癲癇診療效率和精準度的同時，也為更多的複雜腦部疾病提供輔助診療支援。

目前，在硬體研發上，諾爾醫療已研發完成第一代3.0T磁共振相容立體定向腦電圖電極並在包括上海華山醫院在內的全國7家知名臨床中心同步推進臨床實驗。第二代Macro-Micro射頻消融SEEG電極處於研發推進中，預計2021年底前後進入動物實驗開展臨床前準備。

在軟體上，諾爾醫療正在佈局開發1.0版本的基於癲癇波的智慧輔助檢測工具，後續擴充套件結合pHFO演算法，啟動基於高頻小波的2.0版智慧輔助診斷工具。未來1-3年諾爾還將與包括清華、浙大在內的眾多高校及產學研機構聯合開展創新醫療器械+資料智慧的產業化，拓展構建3D腦功能網路模型下，利用磁共振相容引導下的射頻消融、鐳射消融等聯合應用。

諾爾醫療CEO楊歡表示諾爾醫療雖然以硬體手段切入功能神外領域，但是從未把自己定位為一家醫療器械公司或軟體智慧公司，而是打造創新醫療器械+資料智慧雙輪驅動的新型組織形態，並立志成為一家在腦科學領域有突破性發現和進展的硬科技公司。

在海量的資料中破譯神經元的密碼，難度不亞於將人類送上火星。諾爾醫療為什麼認為基於SEEG深腦資料及其解碼能力是引爆神經科學領域的核心元素？腦部深度資料對於腦科學產業突破來說意味著什麼？動脈網採訪了諾爾醫療CEO楊歡。

深腦訊號成為開啟腦科學奧秘一把鑰匙

諾爾醫療的英文全稱是NeuroEchos，楊歡表示其實公司創始團隊一開始取名NeuroX，某種程度上也是致敬Elon Musk創立的SpaceX，SpaceX的寓意是探索宇宙之秘密，而諾爾則是探索人腦3磅之宇宙。

楊歡說道：“我們並不是崇拜馬斯克，而是崇拜第一性原理的思考方法，把事情昇華到大千世界的本質，從最核心處開始處理。而在我們身處的腦科學領域，最核心的問題就是對大腦根本機制的理解。”

在解決功能神經疾病診療的同時，幫助該領域臨床與科學家群體碰觸腦科學領域核心難題，是諾爾醫療在創立之日就有的大膽暢想。成立四年來，諾爾醫療為實現這個艱鉅的目標設計了兩條路線。在中短期商業化方面，依託創新醫療器械SEEG電極商業市場實現生存目的；在長期佈局上，透過難治性癲癇精準診療作為腦科學研究的切入口，為未來邁入“無人區”實現對大腦解碼與解密備足乾糧，並帶來持久動力。

設計兩條業務線的配合是因為諾爾醫療做好了在這個領域馬拉松長跑的準備。獲得人類大腦功能圖譜到底有多難？

復旦大學顧凡及教授曾在《腦科學的正規化革命：呼之欲出的下一場，將在何處爆發？》一文中指出，幾十年來，科學家一直致力於還原腦功能，獲得全腦介觀神經聯接圖譜。20世紀80年代末形成的計算神經科學分支在對神經細胞、感覺資訊處理和若干簡單迴路方面的研究取得了進展，但至今有關整個腦（特別是其高階功能）的理論框架依然缺乏，何時能在這方面取得突破還未可知。

目前，科學家已經基本搞清楚了秀麗隱杆線蟲（一種最簡單的模式動物）的連線組——它的神經系統只有300多個神經細胞，每個細胞都有特定的部位和形狀，但對其功能的機制至今還未完全闡明。由此可以想象，繪製出有860億個神經細胞和150萬億個突觸連線的人腦連線組圖譜並由此解釋人類的行為，該有多困難！

我們可以將獲得個體腦功能圖譜的嘗試分為兩步。第一步是精準記錄海量的腦電訊號，第二步是高效分析並嘗試解碼腦電等深腦資料。

在這個困難重重的領域，現有的技術背景下，開發出能夠記錄分析神經細胞活動海量資料的技術成為了突破的關鍵。

只有利用好了腦科學資料，才有機會抵達獲得腦功能圖譜的彼岸，也才能基於對腦機制的根本理解來開發新型療法，實現對於功能性神經疾病的干預。

在第一步的腦電訊號採集中，採集腦電訊號的硬體主要是各類腦電極，目前的腦電極主要可以區分為無創的體表電極，以及有創的顱內電極。其中有創的顱內電極又可以區分為主要採集皮層訊號的硬膜下皮層電極和採集顱內深部腦電的深部電極。用於診斷治療難治性癲癇的SEEG電極就是一種有創的顱內深部電極。

從尺度上來看，腦電極的發展大致經歷了釐米級（10-2m）、毫米級(10-3m)、再到微米級（10-3-10-5m）的發展過程，尺度上的發展又可以大致對應從10-1hz到100Khz的腦電訊號頻段。

對比幾種腦電極，無創的體表電極採集頭皮腦電，由於顱骨和頭皮等的衰減作用，頭皮腦電訊號的資訊丟失嚴重、訊號質量較差。有創的硬膜下皮層電極可以大大提高腦電訊號的信噪比，但又因創口過大，只能在術中短時間採集。

更重要的是這兩種電極均無法深入腦深部，不能採集到真實反映深腦結構中腦網路與功能腦區之間實際關聯情況的立體腦電訊號。而SEEG電極可以實現對深部腦電的長程採集(兩週到一個月左右)，結合磁共振下的腦影像資料，可從神經活動和空間高分辨結構兩個層面清晰、精確記錄和解析腦功能網路和癲癇網路異構模型。

但SEEG電極是用於難治性癲癇診斷和治療，對術前評估要求更加嚴格，實施前必須進行多學科專業人員的術前評估討論，需要癲癇內科、神經外科、神經電生理、神經心理醫生及神經影像學醫生等共同討論患者是否需要SEEG電極置入以及置入方案。

整體而言，SEEG深腦資料獲取具有較高的門檻，未來想要利用SEEG電極採集與獲取的深腦資料進行精準診斷與分析，是比較考驗大資料架構能力以及處理海量資料的，單從一例SEEG病患腦電規模即達到百GB級甚至TB級，更不要提在整個過程中還涉及腦影像，及用於記錄發作間期及發作期高畫質臨床影片的部分，100例資料的執行即要求TB級甚至PB級資料儲存分析的架構能力，而據諾爾醫療CTO李亞鋒總的介紹，預計該領域在1000例級即進入PB級大資料規模，不是一般基礎架構能力所能承載的。

作為SEEG立體腦電圖技術的關鍵臨床端的腦電極，能夠採集到更加精準和深度的腦電訊號，也讓諾爾醫療選擇透過磁共振相容SEEG電極作為資料IOT端和輔助診斷工具的突破點。

在SEEG電極的研發程序中，諾爾醫療的首代SEEG電極在全世界範圍內首次實現了與 3.0T高場磁共振的相互相容，二代電極在一代基礎上將可實現在更高頻段（500Hz以上直至10kHz）和更微小區域（至單神經元放電）高信噪比神經放電訊號的採集和分析。諾爾醫療目前正在積極推進一代電極的臨床試驗、產品註冊，並在已完成二代產品多個核心專利佈局後啟動研發和產業化。

諾爾聯合創始人，首席硬體科學家莫曉龍博士作了一個比喻：“當下在腦科學研究領域，工程技術的進步給人們提供了很多可用於對大腦活動進行探測的工具。以物理學發展史作類比的話，腦電極就如同人類在‘伽利略時代’所製造的天文望遠鏡，為人們探索3磅之宇宙提供了有效的工具和方法，並積累海量的精準資料。腦科學的研究和應用還有待底層核心理論的突破，這個突破有賴於人們對人腦中海量神經元的運作和計算原理的底層邏輯獲得更深刻的認知。這很有可能是超出人類的理性認知能力上限的。這樣的突破很有可能需要依賴於海量資料和人工智慧的方法，用一個‘灰盒’去理解一個‘黑盒’，在工程上有著更大的可行性，也可能是腦科學從‘伽利略時代’邁向‘牛頓時代’的關鍵步驟。”

諾爾醫療團隊認為雖然“保護腦的本質實際上就是對於功能神經疾病的干預，但其也與“認識腦”（認知腦區結構和功能神經網路的實質，嘗試闡明大腦如何工作）息息相關。

“保護腦”中對於功能神經疾病干預所積累的深度腦電資料，可以為進一步探索腦電的奧秘提供有力依據，為腦科學的發展提供豐富素材和有效支援。深部腦電資料的開發是功能性神經疾病和腦科學研究結合的黃金交叉點。

率先進入無人區，開發基於高頻小波（HFO）腦電分析工具

在科幻小說《三體》中，描述了一種解析攝影機，可以在計算機中還原大腦的思維活動，研發成功的解析攝影機展示了一幅大腦活動的全息影像：無數神經訊號沿著纖細的突觸忙碌地傳遞訊號，像綜合管網裡流淌著的閃光珍珠。

在現實技術條件下，我們要想看到這樣一幅如浩渺星空般的大腦活動全息影像，除了要考驗腦電訊號的記錄能力，龐大的計算能力要求更是阻礙。

諾爾首席AI科學家楊洋教授表示：“資料是未來腦科學介觀層次正規化革命爆發的前提，這是方向感，但目前的關鍵是如何找到可實現的技術路徑。如果依然停留在以往傳統的分析方式，很難在短時間內產出有效的成果，人工智慧技術的出現或許可以加速這一流程。幫助我們更快地理解人類大腦的功能網路模型，也幫助我們更好地認知功能神經疾病，以及找到新的干預方法。當然這裡離不開臨床專家以及神經科學領域專家的指引與方向感，就像AlphaGo中的九段棋手與AI科學家，AlphaFold2中AI科學家與基因及分子生物學領域科學家們的融合，”

也就是說，除了第一步腦電訊號的收集外，第二步的資料解讀能力同樣重要。現階段，國內企業腦電分析主要集中於解讀腦電波（EEG）訊號輔助疾病診斷，透過對EEG訊號的解讀，監測評估腦癱、兒童注意力障礙、癲癇、腦卒中、帕金森、認知障礙、老年痴呆、精神疾病等腦功能疾病。

諾爾醫療是國內唯一深入研究SEEG腦電自動分析演算法的企業。諾爾輔助分析工具透過 SEEG 癲癇波以及 pHFO 演算法，實現結合3.0T磁共振相容腦電自動識別與標註，輔助提升腦電圖師監測與識別效率，未來將有效縮短 SEEG 術後腦電訊號讀圖與判圖時間。

智慧演算法的介入帶來了新的資料發掘方法，智慧腦電資料分析工具，或許能為腦科學研究提供加速器。AI結合來自腦的深腦資訊或許能夠成為探索和開啟腦部研究的一把鑰匙，幫助科學家更好地認知大腦。

伴隨產業佈局深入，諾爾NeuroEchos將形成處理TB-PB量級腦深部資料的基礎設施架構能力，助力國內外頂尖的腦科學研究機構。同時，諾爾醫療也聚集了一批國內外頂尖腦科學、AI與大資料領域研究型專家，諾爾希望未來能夠憑藉深部腦電訊號處理領域的技術積累，為臨床及科研機構提供更多面向SEEG深腦訊號，解決複雜腦疾病的診療工具。

諾爾醫療CEO楊歡表示：“當所有的人工智慧+腦電還在研究EEG階段時，我們已經開始了對癲癇高頻小波或高頻震盪的研究。高頻小波是指100赫茲以上的高頻腦電。以往無論是透過常規腦電極片，還是硬膜下皮層電極、SEEG電極都只能收集優勢頻段在100赫茲以下的癲癇波，這部分腦電資料因冗雜了很多噪音，其資訊密度是不足的，而高頻小波全球該領域所形成的臨床共識認為它和癲癇致癇區的指徵是直接相關和對應的，就好比腫瘤治療領域中的生物標誌物與靶點。當我們足夠了解到這一“靶點”後，而且實現電極可收集、可分析、可認定高頻小波，將會給包括癲癇在內的眾多功能神經疾病的診療效率帶來質的飛躍。”

除了專病應用外，諾爾醫療也相信高頻小波的解讀，也能夠為解碼大腦的功能模型帶來底層原動力，包括近年來基於SEEG對人腦意識以及記憶環路的基礎研究也愈發亮眼，而基於大腦根本機制的瞭解也將為更多的複雜腦部疾病提供診斷和治療支援。

來自生命科學領域的資料庫PubMed的資料可以看出，近年來關於SEEG的研究呈現爆發式增長的態勢，尤其是在2016年後。

沿著這條軟硬體結合，演算法突破的路徑，諾爾醫療在實踐上也取得了一定的突破。 2020年9月，埃隆·馬斯克（Elon Musk）旗下的Neuralink舉行了一場將電極晶片植入豬腦的釋出會，展示了一枚硬幣大小，可以植入大腦的晶片，以及一臺可完成自動植入晶片的手術裝置，在大眾視野內讓腦機介面這一概念再一次沸騰。 楊歡表示，其實在豬腦內監測腦電這一研究，諾爾醫療在2019年就已經成功嘗試。2019年7月，諾爾醫療成功完成全球首例豬癲癇造模，並藉助獨立自主研發的全球首款磁共振相容SEEG電極，實時規模記錄和精準識別到特定區域的高質量癲癇腦電及病理性癲癇高頻小波。 在諾爾醫療四年來的發展過程中，有越來越多的頂尖專家加入諾爾，諾爾所做的事也得到了國內多家領先投資基金的支援。

目前，諾爾醫療核心團隊由來自清華、浙大、UCLA等國內外知名學府的專家群體組成。

其中包括來自清華大學長期從事神經調控技術和醫療器械先進技術領域研究的諾爾硬體首席科學家的莫曉龍博士，也包括來自功能神外領域有超過15年臨床經驗的創始發起人及首席臨床專家，也有來自諾爾/浙江大學聯合實驗室主任，同時也是目前浙大人工智慧系主任的諾爾AI首席科學家楊洋教授；還包括諾爾CTO首席架構師李亞鋒，曾任盛大遊戲架構高階研究員，攜程大資料平臺負責人，中國電信上海研發中心總經理/大資料首席架構專家。 正是如此眾多背景多樣、但方向與目標高度一致的交叉學科人才的融合與推動，才有未來諾爾在功能神外及腦科學領域持續突破的可能。

面對SEEG所開啟的腦科學伽利略時代，以及SEEG技術作為認知人類大腦的關鍵入口而獲得全球腦科學領域廣泛認可，也讓在“SEEG+神經調控”雙領域連續10多年深耕的莫曉龍博士感到興奮無比。

DBS和SEEG作為僅有的幾種能夠直接與腦深部組織直接接觸，且可干預腦深部神經活動的技術手段。

以治療為目的的DBS，天然地追求更高的精準度和更低的干預性。以治療帕金森病為例，DBS只在患者的左右側丘腦底核（STN）或者蒼白球內側（GPi）植入8個電極觸點，且大多數帕金森病患者的電極植入情形高度同質化。這帶來的結果是，當科學家們希望利用DBS採集深腦資料進行腦科學研究時，能夠獲得的資料在空間區域和空間解析度上具有巨大的侷限性。

而SEEG技術則不同，它作為一種探索性和定位性的方法，會在患者的腦內植入更多的電極觸點。以SEEG技術應用最為成熟的難治性癲癇為例，透過SEEG技術，臨床醫生會在患者腦內植入100~200個電極觸點並長期（可達一個月）採集深部腦電。同時，由於癲癇成因的多樣性以及腦內癲癇異構網路的多樣性，SEEG植入電極的範圍可覆蓋全腦所有區域。同時有統計顯示，在使用SEEG技術診療難治性癲癇的臨床實踐中大約有2/3的電極觸點的植入位置是患者的正常腦區（即與癲癇發病無關的區域）。這些資料將在腦科學的研究中發揮巨大的價值。

SEEG與神經調控技術的結合

神經調控技術，尤其是腦深部電刺激術（DBS）在退行性功能疾病帕金森病（PD）的治療上獲得了巨大的成功。但這個成功卻難以在其他功能性神經疾病上覆制。帕金森病是一種非個性化的功能神經疾病，對幾乎所有的原發性帕金森病患者，醫生都可以透過在蒼白球內側（GPi）或者丘腦底核（STN）植入電極進行電刺激以控制其症狀。

然而，這種試圖用一套普適的方法去治療一種神經疾病的邏輯，可能也給當前DBS等神經調控技術試圖擴充套件適應症的過程中帶來了巨大的困境。

與帕金森病（PD）不同，很多其他的功能性神經疾病是高度個性化的，需要用個性化的技術和方法對其進行診斷和治療，而個性化的功能性神經疾病中最典型的就是癲癇。幾乎沒有任何兩個癲癇病人的發病原因或者腦內癲癇異構網路是相同的。對癲癇的診斷和治療也必須依賴於個性化的技術手段，SEEG就是一種典型的個性化診療技術。透過運用SEEG技術，臨床醫生可以對每一個病人的致癇灶和癲癇網路進行個性化和針對性的分析，併為其制定恰當的治療方案。

所以，DBS等神經調控技術在往更多的適應症發展的過程中，一個關鍵且重要的方向就是個性化。在此背景下，SEEG將是神經調控技術天然的戰友和發展道路上一個無法繞過的技術。目前，在難治性抑鬱症（MDD）以及慢性疼痛等疾病的治療上，已經有將SEEG與DBS技術相結合的非常深入的研究。

楊歡表示：“在過去四年的發展中，我們一直堅持最初的戰略，為了遠大的夢想紮紮實實走好每一步，對於未來發展也有著清晰的路徑規劃。

雖然未來3-5年諾爾會優先先聚焦於功能神經外科難治性癲癇的診斷和治療，但伴隨腦電資料探勘和解碼能力的提升，會率先進入無人區，從SEEG深腦資料，特別是從高頻小波入手，識別更多功能神經疾病的關鍵特徵，並將SEEG智慧化與更廣泛的治療工具（LITT、DBS）聯動融合。”

我們相信在不遠的未來，使用SEEG作為先導手術，為永久性植入的DBS確定最優靶點以及最優治療引數，以提供更加精準的治療，將是神經調控技術治療功能性神經疾病的主流形式。

正如諾爾slogan“諾行天下，爾見未來”所期許的，中國有這麼一群人，希望將來用諾爾的技術，造福更多腦部疾病的患者，讓他們能看到一個嶄新的未來。