今年 4 月 10 日，上海交通大学联合 Science，发布了“新 125 个科学难题”，其中，涉及脑神经学领域的科学难题，有 12 个。
“意识存在于何处？”“能否数字化地存储、操控和移植人类记忆？”“有可能预知未来吗？”……这些是学界最前沿、最关心的问题，也是将长期讨论的话题性问题。
不止科学圈，全球的媒体、上市公司都非常关注脑科学（狭义为神经科学，文中将视为同一概念）领域。
根据 CB Insights 的舆情数据统计，从 2011 年开始，全球媒体对脑科学领域的关注开始逐步上升，在 2016 年 8 月，媒体对“脑”的关注达到了历史峰值；也是在 2016 年 8 月，“脑科学和类脑研究”被中国列入国家重大科技创新和工程项目，同年中国发布了“中国脑计划”，积极布局脑科学、抢占脑科学高地。
图 | 全球媒体对脑科学领域的关注曲线（来源：CB Insights）
根据 CB Insights 针对上市公司的电话会议统计，从 2016 年到 2021 年 4 月，2021 年第一季度上市公司电话会议中提到“大脑”一词的次数达到历史新高的 332 次。虽然我们从下图中可以看出上市公司对“大脑”的关注起起落落，但是从 2017 年到 2021 年的每年的第一个季度，上市公司电话会议中提到“大脑”一词的次数，都会达到全年峰值。
图 | 上市公司电话会议中提到“大脑”一词的次数统计（2016 年第二季度-2021 年 4 月，来源：CB Insights）
虽有学界、媒体、企业等多方关注，但是人类文明发展了几千年，人类对大脑的了解处于一个很矛盾的状态：一方面，人类尚不清楚许多精神类疾病的发病机制；另一方面，人们可以通过观察脑电波预测非人灵长类动物下一步行为。
如果这些与大脑相关的问题得不到根本性的改善，那么一个寿命普遍延长的社会将会面临巨大挑战，如：经济、文化、伦理等。所以，脑科学与脑机接口技术的发展或许将帮助我们发现并解决这一矛盾的变革性方案。
其实，关于脑科学的热门议题还有很多，比如我们记忆是真实的吗？人类大脑被开发了多少？记忆真的可以脑机接口传输吗？如果脑机接口实现记忆永存，是否意味着人类实现了“永生”？如果大脑可以调频，会怎么样呢？
大约每隔 10 年，就会有科学家站出来说，“下一个 10 年是脑科学的 10 年”。本文将从脑科学的市场现状、应用领域、技术研究、未来发展趋势等多个维度展开讨论。
市场现状：未来的百亿市场，中国融资情况位列第二
根据 CB Insights 的数据，大脑健康领域 2020 年的全球市场规模为 62 亿美元，并将在 2024 年突破百亿美元，成为下一个有可能为人类社会带来颠覆性影响的产业。
图 | 大脑健康领域全球市场规模估测（来源：CB Insights）
根据 CB Insights 的数据，从 2016 年 1 月到 2021 年 4 月，全球脑科学创业企业融资数量整体稳定上升：2020 年的融资数量较 2016 年上升了 35% 左右，2020 年融资总额达到 5 年来的峰值，超过 50 亿 美元。
图 | 脑科学创业企业融资情况（2016 年 - 2021 年 4 月，来源：CB Insights）
从公司阶段分布来看，脑科学领域的创业公司主要为中早期（B 轮及以前）公司。从过去 5 年的数据来看，B 轮的公司份额虽有浮动，但总体在增加；种子/天使轮和A 轮的企业份额略有波动，但在 2020 年触底（共计占比 37%）。这也说明早期成立的脑科学企业正在走向壮大，并且获得资方青睐；也意味着该领域还有巨大发展空间，随着技术的发展和资本的投入，或许产业化将实现井喷式增长。
图 | 脑科学创业企业阶段分布情况（2016 年 - 2021 年 4 月，来源：CB Insights）
从公司分布来看，中国位列第二，美国、英国、韩国、瑞士也有一定比例的脑科学创业公司融资动作。从上面的数据总体来看，脑科学的市场潜力巨大，各国的创业企业都在跃跃欲试。
图 | 脑科学创业企业融资数量占比情况（2016 年 - 2021 年 4 月，来源：CB Insights）
具体来看，这一阶段的美国脑科学创业企业融资数量为 883 笔，涉及金额超 110 亿美元；中国企业通过 91 笔交易达成超过 10 亿美元的融资总额。
图 | 脑科学创业企业融资情况（2016 年 - 2021 年 4 月，来源：CB Insights）
CB Insights 曾经在 2016 年对脑科学领域相关的初创企业进行了盘点，并找到了 11 家正在推动脑科学及应用相关的企业。
图 | 2016 年值得关注的 11 家脑科学初创企业（来源：CB Insights）
5 年过去，根据 CB Insights 的不完全统计，全球现有泛脑科学相关企业超过 1500 家，中国约有超过 50 家。
除了为人熟知的 Neuralink，还有一些企业值得关注。比如成立于美国的 Kernel 致力于恢复治疗，以侵入式技术路线在人脑中植入大脑假体装置，通过发电来刺激神经元帮助大脑工作，来改善使用者的认知能力。根据 CB Insights 的数据，目前其已获得超过 1.53 亿美元融资。
BrainCo（强脑科技）是一家非侵入式脑机接口底层技术研发公司，2015 年孵化于哈佛大学创新实验室，其率先在脑电信号检测与分析方面取得研发突破，实现了脑电检测设备的小型化、便携化，并将该项技术封装成 Focus 智能脑电检测头环，可应用于 ADHD（注意缺陷与多动障碍）与自闭症干预、儿童与运动员专注力提升等多个领域。公司已经获得来自招商局资本、中国电子、光大控股、赛领资本等投资机构在内的多轮总共近 1 亿美元融资。
中国脑计划拟投入540亿资金，国际研究合作共赢
世界主要国家都有脑研究计划，美国、日本、欧盟、以色列的脑研究计划规模巨大。2020 年 11 月初，科技部召开了中国脑计划第一次中心专家会议，会议透露：未来中国将拿出 540 亿元，正式推进中国脑计划的发展。
图丨世界主要经济体脑科学研究计划（来源：《生命科学》）
中国的脑计划具有“一体两翼”的结构，也就是脑科学的三大发展方向：
“一体”：主体结构是前面介绍的脑认知功能的神经基础，也就是网络基础，我们必须知道大脑的图谱结构，弄清楚联接图谱、结构图谱。在此基础上，搭建各种平台，帮助解析上述图谱的功能。
“两翼”：研究脑疾病的诊断与治疗，形成各种新型的医疗产业；研究类脑人工智能、类脑计算、脑机接口等与人工智能相关的新技术，该领域研究对未来的人工智能产业具有重大影响。
以上是目前中国脑计划的研究方向，也是世界相关科学家公认的最好的方向。脑科学是全人类共同的奋斗方向，在脑机交互研究方面，各国也在共同合作、促进发展。
国际方面，2006 年，布朗大学的研究人员利用植入式的犹他电极证明了侵入式脑机接口技术可以用来控制电脑鼠标。2013 年匹兹堡大学的研究证明，侵入式脑机接口技术不仅可以控制机械手臂，甚至可以操控机械手臂做出多种不同的手部动作。
2014 年，凯斯西储大学团队证明了使用外周神经刺激技术可以恢复截肢病人的手部触觉，其后续研究表明此项技术能够让截肢病人区分不同的手部触觉。
2016 年，匹兹堡大学的研究人员展示了植入式犹他电极的脑机接口技术可以提供微小电流刺激给大脑的感觉中枢，从而恢复高位截瘫病人的手部触觉。同年，荷兰乌特勒支大学成功地使一位因渐冻症而失去运动能力乃至眼动能力的患者通过侵入式脑机交互技术，利用意念在计算机上打字，准确率达到 95%。
2017 年，凯斯西储大学用侵入式脑机接口控制植入式功能性电刺激装置，使得脊柱截瘫的残疾人能够通过意念控制自己的手臂，喂自己吃东西。2017 年 2 月，斯坦福大学的研究团队报告了一项利用颅内脑电进行字符输入的高性能脑机接口应用系统。
2020 年，巴特莱纪念研究院和俄亥俄州立大学的联合研究团队证明了临床完全脊髓损伤的人类参与者可以利用 BCI 利用自己的手残留的触摸信号来同时恢复运动功能和触觉活力。
而中国在脑机接口研究方面也取得了很多成果。各高校都已设立课题组研究相关领域，取得不少突破。
例如，清华大学 2002 年开发了第一个基于稳态视觉诱发电位的 BCI 系统， 2006 年通过运动想象控制两个机器狗进行了一场足球比赛，并进行基于运动想象脑机接口及功能性电刺激技术的康复训练新方法。
2019 年，央视励志挑战节目《挑战不可能》中，清华大学利用脑机接口技术，帮助患有肌萎缩侧索硬化症（ALS）的渐冻人王甲实现意念打字。浙江大学早期研究大白鼠 “动物机器人” 意念控制实验和猴子大脑信号遥控机械手，并完成了国内首次病人颅内植入电极，然后用意念控制机械手的实验，在侵入式脑机接口领域处于国内领先。
天津大学研制出 “神工” 系列人工神经康复机器人系统；2016 年与中国航天员训练中心合作开展国际首次在轨脑机交互实验；开发出基于极微弱事件相关电位的新型脑机接口系统，实现对迄今为止最微弱的脑电控制信号进行准确识别与高效应用；并于 2019 年与中国电子信息产业集团合作研发了一款高集成脑机交互芯片 “脑语者”，拥有完全自主知识产权。
2020 年底，上海交通大学医学院附属瑞金医院脑机接口及神经调控中心揭牌成立，将升级尝试用脑机接口技术来攻克难治性的抑郁症。同年，西安交通大学使用脑机接口技术，成功使一位高位截瘫失语患者 “说” 出 “你好”，成为首次利用 BCI 技术实现高位截瘫失语患者 “说” 出话的成功案例。
应用领域：维持大脑及智力发育、脑机智能技术、类脑研究
据 CB Insights 最新专利数据统计，Top 5 位的脑科学相关专利内容分别是：神经系统疾病、神经生理学、神经病学诊断、神经外伤、神经科学。
图 | 脑科学相关的专利内容词云（来源：CB Insights）
从脑科学研究的落地模式来看，首要的应用领域，必然聚焦在维持健康的大脑发育以及智力发育。
目前人类预期寿命是 80-90 岁，在 21 世纪后半叶甚至有望突破 100 岁。但从实际情况上来看，绝大多数人群在 50-70 岁开始出现记忆力下降、痴呆、抑郁、癫痫、脑肿瘤、脑萎缩等脑功能下降问题。
大脑发育以及智力发育是非常重要的社会问题，维持大脑的正常功能，延缓大脑退化，这些都是健康生活所必需的。对于老龄化社会而言，神经退行性疾病是个大问题。目前，中国65 岁以上的老年人有 1 亿多，是世界上老龄人口最多的国家，防治各种与老龄化相关的疾病的需求日益迫切。
以常见的阿尔茨海默症（老年痴呆）为例，如果没有更好的疗法或药物，到2050 年，全世界会有超过1 亿人患上阿尔茨海默症。如果中国脑计划能够在10~15年之内，把阿尔茨海默症的发病期从85 岁延缓到 95 岁，这将是对人类社会里程碑式的进步。
其实，不仅是老年痴呆，其他脑疾病也会给社会带来沉重的负担。根据世界卫生组织的统计，在人类疾病中，包括各种神经类和精神类疾病在内的脑相关疾病占到28%，已超过心血管疾病和癌症，成为所有疾病中社会负担最大的隐患。因此，重大脑疾病的诊断和干预是未来脑科技领域一项非常重要的研究内容。
脑科学研究的另外一个重要应用领域在脑机智能技术、类脑研究方面。
在该领域中，未来很重要的一个发展方向，就是脑机接口和脑机融合的新方法，各种脑活动的刺激方法、调控方法，以及新一代人工网络模型和计算模型。
以脑机接口（BMI）为例，目前应用是恢复失去的神经功能，尤其是恢复瘫痪患者的运动功能。脑机接口在功能恢复和科学发现方面的潜力还体现在许多神经系统疾病和神经精神疾病中，例如抑郁症、精神分裂症等。情绪脑机接口的目标是通过调控情绪状态恢复失去的情绪功能。
脑科学研究是人类探索自身的研究过程，大致可分为脑结构理解、脑部信息读取、商业化落地三个阶段。
图丨脑研究各阶段发展标志事件（数据来源：公开资料，制图整理：DeepTech）
1924 年，Hansberger 发明了 EEG 脑电捕捉设备，实现了首次人类大脑电波获取，并在之后的几年尝试控制大脑信号并提出了脑机接口的概念；21 世纪初，BrainGate 首次尝试侵入式脑机接口，并取得了较成功的效果，可以帮助患者控制机械做出简单动作；随着科技硬件逐步成熟，脑机接口应用逐步多元，以 BrainCo、NeuraLink 等公司为代表发布商业化产品。此外，Facebook 在 2019 年收购了 CTRL-Labs 进入脑机接口领域。
国家科技创新 2030 重大项目已将“脑科学与类脑研究”列入启动日程。脑科学研究机构以北京、上海为代表，于2018年建立了北京脑科学与类脑研究中心及上海脑科学与类脑研究中心。
正是看到了脑科学领域的巨大潜力，近几年，各方“脑”势力也纷纷入局。2016 年 12 月，前中国首富陈天桥和妻子雒芊芊投资创办陈天桥雒芊芊研究院 （Tianqiao and Chrissy Chen Institute，TCCI） ，该研究院设立在美国加州理工学院，主要聚焦大脑探知、大脑相关疾病治疗和大脑功能开发三大领域的研究。
而 TCCI 在推动中国脑科学研究上也有行动， 2020 年 10 月， TCCI 宣布支持中国脑科学研究，该院首个脑科学前沿实验室在上海华山医院虹桥院区落成投入使用。该实验室主要研究包括脑机接口、睡眠梦境、认知评估、数字医疗等多项内容。
图丨神经技术领域代表性初创企业的创立时间、获得融资时间及其主要研发方向（数据来源：Crunchbase、Neurotech Analytics ，图片来源：《生命科学》 ）
在中国，民间资本与顶尖高校在脑研究方面的合作，也在 10 年前就开始。例如， 2011 年， IDG 创始人麦戈文先生和 IDG 资本先后与清华大学、北京大学、北京师范大学合作成立了 IDG /麦戈文脑科学研究院，不断推动中国脑科学基础研究的发展。
在过去 10 年里，已累计向清华、北大、北师大 IDG /麦戈文脑科学研究院捐赠 2 亿人民币。在 4 月 22 日举行的“ IDG 资本-清华脑科学发展基金捐赠仪式”上， IDG 资本创始董事长熊晓鸽表示还将继续向清华大学- IDG /麦戈文脑科学研究院进行捐赠，并指出未来将持续通过捐赠助力中国脑科学基础研究，捐赠金额预计每年不少于 2000 万人民币，并计划不断增加。
图丨IDG 资本-清华脑科学发展基金捐赠仪式
那么，除了脑科学领域，还有哪些领域容易受资本的青睐呢？以 IDG 资本为例，让我们一同来看看。据公开资料， IDG 投资领域包括芯片半导体、智能制造、自动驾驶、医疗等，可以说其在“硬科技”热门赛道早早做好了前瞻性布局，并精准把握“前沿”之度。
1994 年， IDG 资本开始投资国内最大的新型元器件公司风华高科，并于 1996 年成功助力企业上市；2007 年开始投资光伏太阳能多家业内领先公司， 2016 年开始投资全球多家头部智慧出行领域，并深度参与了小鹏、蔚来、小牛电动、阿尔特（新能源汽车设计商）的投资。同时在医疗健康赛道， IDG 资本进行了全面而细致的布局，涵盖生物医药、精准诊断和人工智能医疗等多个领域。
由此可知，资本方若想在投资领域获益和促进其发展，需要有对科技前沿的敏锐识别和前瞻的商业嗅觉，这样才能在风口到来之前精准定位、及早布局。
脑科学领域如此，其他“硬科技”领域亦是如此。
脑科学的未来：下一个10年，是脑科学的10年
脑科学作为受国家重视、资本青睐的“宝藏领域”，其未来将如何发展？
在《麻省理工科技评论》中国联合 DeepTech 举办的首届生命科学创业大赛决赛的圆桌论坛上，辰德资本合伙人赵瑞麟表示，回顾一下现代生物学过去十几年的发展路径，基本上都还是在微观世界的发展，这主要是基因测序领域过去十年的高速发展使我们对微观世界（基因层面）的认知有了翻天覆地的变化。反过来看宏观世界，人脑有千亿个神经元，这千亿个单元究竟怎么协同作战，我们还知之甚少。
关于脑科学，人脑到底有没有 CPU ？情绪怎么调控等方面都没还欠缺根本的认识。“因此在未来，随着全球在脑科学上的大力投资（可以类比前 20 年全球对精准医学的大力度投资），我认为未来的 10 年的热点必然会在神经科学上。归根到底，这是我们人类对自身的认识。”赵瑞麟说。
霍德生物创始人兼 CEO 范靖认为，现在国家的脑计划持续投入，而我们所希望达到的程度与当下还存在特别大差距，这也反过来会促进这个领域的发展。“同时，AI 以及其他的计算能力的发展，对神经科学的发展起到了相辅相成的作用。我也认为，下一个爆发点会在神经领域。”
脑科学研究的一小步，必将是人类社会的一大步。
脑科学是科学前沿，科幻小说与电影里的情节不再是虚构，而是正在一步步走进现实，并为我们带来更多的进步。可预见地，脑科学的发展具有美好前景，未来五到十年内将继续飞速发展。脑研究的最终问题是“死亡”和“永生”吗？让我们一起对脑科学的下一个“高光”进展拭目以待。
本文转自: DeepTech深科技 作者：刘雅坤
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