隨著神經科學、生物相容性材料、傳感器、大數據和AI等技術的進步，以及主要業者及新創公司等研究力量的加入，腦機介面（BCI）技術發展增速，在訊號獲取和處理、解碼演算法和系統實現等關鍵技術領域取得許多突破性進展，BCI技術在醫學的應用無疑是令人期待的。
腦機介面（BCI）是在大腦和外部設備（或通過電極刺激體內神經）之間建立直接的人工連接，允許患者控制運動和設備、感知外部世界及學習自我調節大腦職能。BCI技術在近20年呈現突破性的進展，包括柔性材料、深度電極、更多的電極通道數、增強的人工智慧和新的手術解決方案等，使得更多的患者可望受惠於BCI技術。
腦機介面研究興起 業者累積大量臨床試驗
全球與BCI裝置相關的業者為數不少，但目前以美國業者發展最快，美國同時也是全球主要市場。因為美國在神經科學長年投入高額的研發費用並且累積大量臨床試驗，因此美國在腦機介面的理論、方法、實踐以及產品等方面都具有領先優勢。
電極材料、通道數量、佈置深度等方面有許多的進展，例如Synchron Medical推出外觀像血管支架的「Stentrode」，可以靈活佈置在大腦多個位置；Paradromics專注於微米材料的發展，目標是開發可以記錄超過一百萬個神經元的BCI；Blackrock Neurotech獲得專利的微電極陣列產品Utah Array，也具有高密度、高通量、尺寸小等優點。
NeuroPace的RNS System是採用閉環神經調節療法的BCI架構，2018年6月新一代系統，在裝置、尺寸不變之下，電池壽命和記憶體容量也都大幅提升。新的手術解決方案如Neuralink，為了能夠順利植入BCI電極，開發微創神經外科手術機器人。
在全球主要業者及許多新創公司等研究力量的加入，BCI技術發展增速，BCI裝置∕產品等也逐一取得美國FDA的認證，BCI在醫療領域的應用商機現在更加明確。
跨領域技術結合/新創公司加入 BCI開拓醫療臨床應用
隨著神經科學、生物相容性材料、感測器、大數據和AI等技術的進步，以及主要業者及新創公司等研究力量的加入，BCI技術發展增速，在訊號獲取和處理、解碼演算法和系統實現等關鍵技術領域取得許多突破性進展，BCI技術在醫學的應用無疑是令人期待的。
根據中國人工智慧產業聯盟在2021年公布的「腦機介面技術在醫療健康領域應用白皮書」，報告指出BCI技術在醫療領域的五種疾病的治療或可期待：癲癇和神經發育障礙、肢體運動障礙、意識與認知障礙、精神疾病、感覺缺陷等。
BCI在「癲癇和神經發育障礙」，於臨床治療上已證明有顯著效果。大部分癲癇患者使用藥物即可有效治療，但其中約有20%～30%的病人屬於頑固型癲癇，無論使用何種藥物皆無法有效控制癲癇發作，則須考慮手術治療。
美國亞利桑那州鳳凰城的聖約瑟夫醫療和醫學中心的「巴羅神經學研究所」（BNI）是世界最大的神經科學診斷、治療和研究中心之一。BNI採用美國NeuroPace所推出的侵入式BCI裝置RNS（反應性神經刺激），控制癲癇發作的情況。
鳳凰兒童醫院BNI兒科神經外科主任P. David Adelson表示，即使患者睡覺中，RNS仍然保持有效性。除了減少或消除癲癇發作外，RNS患者不會因藥物產生任何副作用，如嗜睡、認知障礙、頭暈和情緒波動。
在臨床研究中，RNS系統被證明可以顯著減少癲癇發作，並且隨著時間的推移持續改善，患者的認知功能、生活質量和情緒都得到更好的提升，已有三千位以上的癲癇患者受惠。
由美國BNI神經內科與新加坡BioMind於2022年合撰之研究報告「Poststroke motor, cognitive and speech rehabilitation with brain - computer interface: a perspective review」指出，在過去十年的發展中，BCI技術在「肢體運動障礙」的治療應用，取得非常有希望的成果。
中風是成人肢體運動障礙的主要原因，中風引起的神經損傷也會導致多種功能障礙，例如運動、認知、語言以及言語等相關缺陷。
BCI治療中風患者肢體障礙有兩種，一是康復型BCI，刺激大腦中受損的神經元、復元神經元使肢體運作功能恢復正常，例如功能性電刺激BCI系統；二是輔助型BCI，利用BCI作為通訊和控制，替代大腦受損的神經元，例如體外骨骼BCI系統，以美國Neurolutions所推出的IpsiHand System為例，2021年已在美國上市，協助上肢中風患者改善上肢功能有顯著效果。而VR、AR應用於中風患者的復健也有愈來愈多的案例，也獲得相當的成效，成為治療方法之一。
BNI表示BCI系統用於運動康復，尤其是上肢運動康復的安全性和有效性已經得到很好的佐證，BCI已成為該領域最有前景的技術之一。不過，與上肢康復治療相比，使用BCI進行下肢運動障礙康復的探索則尚有不足。
另一方面，失語症和中風後的認知障礙是繼中風之後常見的功能障礙。大約70%的中風患者在急性期有一定程度的語言和認知障礙，其中20%和35.6%的患者在慢性期會保留這些障礙。
認知障礙和失語症具有顯著的雙向相互作用，因為語言理解的困難，會阻礙認知功能的恢復。缺乏持續的注意力，也會顯著影響語言能力和復健的持續性。
然而，目前對認知康復的治療方式，例如認知行為療法、職業療法、藥物療法等，取得的成效並不顯著，需要發展新的和更有效的治療方法，利用BCI治療中風後認知和語言康復領域，是新的開始，但是，儘管有不少小規模可行性的研究取得成功，但該領域尚未得到研究界更廣泛的關注。
精神疾病例如强迫症、憂鬱症、精神分裂症等，根據世界衛生組織統計，目前全球約3.5億人患有憂鬱症，此外，憂鬱症也存在自殺傾向最大隱憂。醫界正嘗試以BCI方式治療，例如NeuroPace的RNS系統成功治療癲癇患者後，也開始嘗試用於憂鬱症治療。
感覺缺陷障礙，例如聽覺、視覺、觸覺等障礙採用BCI技術治療，已有成功的案例，但相對處於起步階段。以視覺為例，大腦視覺皮層包含數十億個神經元，現有的腦機介面技術僅刺激了其中的一小部分，有待更多的研究。美國軍方即委託Paradromics，投入聽覺、視覺方面BCI的開發；澳洲墨爾本蒙納許大學十年前也展開「Gennaris仿生視覺系統」計畫，將外在電子設備與植入大腦的微電極進行結合，繞過受損的視神經，訊號從顯示器傳輸到大腦的視覺中心，以恢復盲人視力，2020年已完成動物試驗。
＜本文作者：黃仕宗現為資策會MIC資深產業分析師＞