解碼生命科學“終極疆域”,紅杉中國聯合發起腦科學產業創新發展論壇

腦科學問題是人類社會面臨的基礎科學問題之一,是人類理解自然和人類本身的“終極疆域”,包括自閉症、睡眠障礙、抑鬱症、帕金森氏病、老年痴呆症等在內的大腦疾病在中國約超過一億患者,佔醫療負擔的首位。隨著AI創新技術的不斷湧現,腦與認知科學持續進展,腦疾病等領域的前沿突破正在醞釀著巨大的產業變革。

理解大腦的結構與功能是21世紀最具挑戰性的前沿科學問題,有著廣闊的應用前景。當前,包括美國、歐盟、日本在內的世界先進國家和地區都在積極出臺腦科學計劃。2021年,我國正式啟動了百億級的

科技創新2030重大專案“腦科學與類腦研究”

(即“中國腦計劃”),腦科學也首次單獨作為重點前沿領域列入了我國十四五規劃,明確以“一體兩翼”為結構,即以研究腦認知的神經原理為基礎,用以研發重大腦疾病的治療方法和推動新一代人工智慧的發展。

正是因為腦科學的前景和政策扶持,其也獲得了市場的青睞。據CB Insight的資料顯示,2020年,腦科學領域的全球市場規模為62億美元,預計將在2024年突破100億美元,2020-2024年的複合增長率有望達到17%,從而成為下一個有可能為人類社會帶來顛覆性影響的產業。

在此背景下,

紅杉中國聯合2022·第六屆未來醫療100強大會共同舉辦腦科學產業創新發展論壇,

希望從驅動技術創新與產業變革的視角出發,以科研院所、創新企業、投資機構為核心線索,傾聽來自科學家、企業家、投資家塑造全球腦科學尖端領域競爭力的心聲,助力10年後腦科學領域創新中堅力量於當前階段完成理念到應用、研究到生產的母體孵化,共同解碼生命科學“終極疆域”的創新密碼。

以下為與會嘉賓的精彩發言觀點,以饗讀者。

李澄宇:腦啟智慧與腦機介面

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李澄宇|中科院腦智卓越中心,研究員,重大任務與成果轉化處處長

李澄宇研究員認為,針對腦科學的智慧革命是新一代工業革命的焦點。其發展可分為三個階段:腦類比、腦啟發和腦機介面。

現在人類基本處於第二階段,借鑑豐富的腦原理研發人工智慧演算法。其研究方法為建立各種智慧行為的基礎正規化,利用各種實驗和計算的手段去解析神經聯接的機制,探究不同腦區域之間怎樣相連,怎樣動態連線,怎樣產生更高效的計算,從而啟發出新的類腦智慧演算法。

腦機介面技術作為第三階段的核心技術,可能會帶來社會執行模式的變革,已經成為全球各國科技競爭的高地。

目前美國在腦機介面研究上具有領先優勢,但中國也在這方面發力,已經有自主研發領先的柔性電極等技術。

最後神經科學與智慧革命息息相關,期待業界有更多的腦科學和腦機介面研究者能通力合作,引領下一代科技創新。

方英:柔性腦機介面技術

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方英|國家奈米科學中心研究員

方英女士介紹,在腦機介面技術中,我們透過構建神經電極和神經元的訊號轉換介面,把神經元的離子訊號轉化為神經電極的電子訊號,實現對大腦訊號的記錄;同時透過神經電極來施加電流刺激,把電子訊號轉化成大腦的離子訊號,從而實現對大腦訊號的調控。

傳統的剛性電極會隨著人體的運動與大腦組織產生位移,且會對植入電極附近的神經細胞產生損傷,從而導致記錄訊號的失效。為此,過去10年出現了一系列更小更柔軟的柔性電極技術。我們利用自組裝技術,可以降低柔性電極在植入過程中對大腦的損傷,實現對大量神經活動的穩定記錄。在獲取穩定神經活動資訊的基礎上,我們結合光遺傳調控,構建了雙向柔性腦機介面技術,從而實現對大腦中神經活動的精準記錄和調控。

未來幾年,柔性電極技術將實現對上萬神經元活動的穩定記錄和精確控制,並且結合全埋置、閉環式神經記錄與調控系統,有望實現全身運動功能恢復以及高精度視覺假體等突破。

Barun Dutta:神經探針: 全腦節奏的視覺化

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Barun Dutta|IMEC-STS首席科學家

IMEC-STS首席科學家Barun Dutta提出,人們往往忘記了大腦本質上是一臺計算機。然而,大腦與我們所有現代半導體微處理過程和應用程式以及其他所有東西之間的一個巨大區別是,我們沒有大腦的設計手冊。

在過去多大腦部分割槽域的研究中,人們逐漸認識到大腦是一個高度互聯的裝置。現在,

重大的挑戰是我們現在如何研究整個大腦,以便了解大腦是如何相互連線的。

目前有MRI技術、腦電圖裝置、電生理技術、Neuropixel神經探針四種不同的方式來研究大腦是如何相互連線的。

Neuropixel神經探針是一種現代電生理工具,透過植入1000到4500個電極並連線到CMOS平臺上,可以記錄非常高的解析度,基本上可以增強和補充整個領域。目前Neuropixel神經探針技術最多可以同時記錄10000個神經元,幾乎可以解決所有必要的皮質層區域。

未來Barun Dutta的團隊將開發腦深部探針以及能夠進行單細胞特異性電生理研究的探針。

開發一種平臺技術並將其應用到一個新的領域,可以在該領域的多個方向上產生變革性影響,並可以帶來新的發現,從而帶來神經電子醫學的變革。

寧益華:腦機介面腦深部電刺激

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寧益華|景昱醫療創始人、董事長、總經理

景昱醫療主營的是腦機介面起搏器(DBS技術),透過腦起搏器主要治療腦功能疾病。景昱醫療的DBS產品在治療帕金森病中已應用於臨床、同時景昱醫療首創雙靶點DBS技術,在藥物成癮和強迫症方向上有全球領先的突破。且經過獨立第三方測試評估,獲得了FDA突破性療法醫療器械認證。

寧益華先生也分享了他對未來醫療器械產業的看法。從2005年至今,我國的未來醫療器械產業經歷了兩個階段,一個是2020年之前,產業以進口替代和學習先進技術為主,2020年開始,人才群體已經壯大,配套技術和產業已經成熟,中國要逐漸走向國際一流研發行列。

First-in-class創新時代已經開始,我們需要結合生物學與臨床科學,提出創新器械、創新診斷的治療方案;重視產品和技術的國際化競爭;形成新技術的市場推廣能力。

黃肖山:腦機介面技術與產業轉化

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黃肖山|博睿康總經理

腦機介面是一個大腦和外部連線的通路。那就得像考慮通訊技術一樣考慮兩個問題:頻寬和內容。

目前腦機介面的發展方向就是研究核心技術將頻寬提上去,內容上做出來能落地的產品。儘管現在世界上許多優秀的例項在實驗室中能得到不錯的效果,但是從實驗室到商業落地有很大的難度。

黃肖山先生分享了關於未來腦機介面發展的看法:產學醫研的結合是腦機介面進步最大的驅動力,可以加速實現原理基礎到產品的轉化,推動腦機技術的落地的探索。技術方面,博睿康以創新技術為源動力,開展多層次科研,並將創新產品拓展至真實世界研究和學術競賽中,建立起多元化研究體系。產品方面,博睿康一直在推動微創、無創腦機介面平臺的研發,在形成平臺化技術的基礎上,生產治療到康復的全線產品。

借用霍金的一句話來評價腦機介面:

通訊的未來是腦機介面,這個革命性的技術會讓生活變得更好。

秦嵐:腦科AI,從診斷到治療還是從治療到診斷

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秦嵐|強聯智創創始人兼董事長

人類的大腦需要消耗占人類所需的20%的耗氧量,全身15%的血液流向大腦,但大腦的養分和氧氣都由4條入顱動脈血管帶入到大腦,這就增加了這4條血管發生病變的風險,資料表明,腦中風已經成為了中國第一致死疾病。

那麼AI在腦中風的治療和診斷中能起到什麼樣的作用呢?

在治療端, AI技術可以提高腦中風手術中最關鍵的步驟——導管到位的準確率,尤其是低年資的醫生在該AI技術的輔助下導管到位率能夠超過高年資醫生獨立操作的到位率,這可以大幅度提高中國基層醫院腦中風的治療水平。

在診斷端,AI技術能在影像診斷時結合CT、核磁等多種影像學技術生成更加清晰準確的疾病位點,同時利用AI演算法生成病變處的多模態綜合評估,以此來輔助臨床醫生在臨床診斷時選擇更適合患者的治療方案,決定是手術治療還是藥物或保守治療。

在未來,秦嵐女士期望AI技術能夠運用在腦中風診療的全流程中,在更早期的體檢和篩查中就能夠提前預測腦中風的風險,排查腦中風危險因素。

透過體檢早篩和有效干預措施,將腦中風的發生降到最低,切實提高國民健康水平,實現公司一直以來所秉持的“AI賦能醫療,科技呵護生命”的使命。

楊歡:從SEEG技術,看腦科學科研、投資、產業化未來形態新思考

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楊歡|諾爾醫療創始人&CEO

顱內立體定位腦電圖技術(SEEG),可以幫助人類更加深度地瞭解腦內部連線關係。單看SEEG技術,其從臨床認知到臨床共識用了半個世紀,從臨床共識到全球共識又用了20年,從學術共識到產業共識再到技術商業化落地又需要多少年?

目前雖然國家有政策扶持,醫工產學研在深度合作。但相關公司技術落地還是面臨著各種各樣的困難。諾爾5年的發展經驗是:醫療產業的創新及其產業化離不開天時、地利、人和。

楊歡先生認為,未來腦科技的版圖不單單有諾爾的參與,需要更多力量的推動,才能實現SEEG的產業化。沒有諾爾的技術,中國腦科學發展也許只是少了“一棵樹”。沒有“醫工政企金產學研”八方合力,中國腦科學發展不僅僅失去的是“一片樹林”。

二十一世紀,是腦科學的世紀,關係到人類未來重大突破的關鍵。

圓桌討論:科研-投資-產業化的未來形態新思考

解碼生命科學“終極疆域”,紅杉中國聯合發起腦科學產業創新發展論壇

6月14日,在2022·第六屆未來醫療100強大會,腦科學產業創新發展論壇上,紅杉中國副總裁陳軒澤,艾柯醫療CEO 呂怡然,冬雷腦科創始人宋冬雷,強聯智創創始人、董事長秦嵐,諾爾醫療創始人、CEO楊歡圍繞上述問題開展了以

“科研-投資-產業化的未來形態新思考”

為主題的圓桌對話,對如何推動腦科研究發展提出真知灼見。

冬雷腦科創始人宋冬雷教授從醫生的角度,分享了腦科學研究的三個層面。

第一個層面

是認識我們的大腦,腦科疾病的複雜性就在於許多疾病不是點的問題,而是一個網路的問題,各個點之間是相互聯絡的。

第二個層面

是站在臨床角度。在知道疾病原因和病灶所在的位置之後,我們醫生該怎麼去把疾病治好,用更小的創口去將疾病治好。

第三個層面

就是加強科研人員,開發人員的交流,一起互動思考同一個課題。

諾爾醫療CEO楊歡談到腦科學麵臨困難時表示一個新技術從發現到產業化,首先需要包括臨床醫生在內的學術共識,然後經歷大量的倫理安全、技術安全的實驗才有可能被廣泛認可,在這些前提下才可能去進行產業化。這其中有許多的困難。他指出

最重要的是保護源頭創新,其本質是保護科學家和醫生嘗試的積極性。

艾柯醫療CEO呂怡然也闡述了作為企業方在產業化過程中所考慮的問題。

第一,

是否有投資方願意與企業一起承擔風險去做一款世界上目前沒有的療法或儀器。

第二,

醫院和藥監局能否對創新性產品提供足夠的支援。

第三,

在面對一個全新的療法或者醫療器械時患者是否能接受最新的技術?

強聯智創創始人、董事長秦嵐期望隨著中國原創的產品越來越多,大家會形成一種更好的環境,這個環境一方面需要產學研進行更緊密的結合,一方面是無論我們的監管還是臨床實驗,包括後面商業化落地的時候,我們的政府也會給予更多的支援。

有了這樣一個良好的醫工生態環境才能讓中國一些原創的產品能夠慢慢成長起來。

紅杉中國副總裁陳軒澤表示紅杉中國2021年底就在上海張江建立了紅杉中國腦科學孵化中心,目的就是與科研院校和臨床專家深度合作,打造國際領先的腦科學技術研究與產業孵化平臺,加速走通技術產品商業化道路,為推動腦疾病的干預診療貢獻力量。

紅杉中國在腦科學領域的投資也始終基於“半公益”的理念,希望能夠將腦科學研究的各方整合在一起,形成一個良好的研發生態,以繼續孵化後續的發展。