天桥脑科学研究院：慈善助力探索人脑未知领域 | 技术公益影响力案例②

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影响力慈善研究院

中国慈善家 · 2024-05-11

　　编者按：

　　今年，影响力慈善研究院发布《技术公益影响力研究》报告，将技术公益定义为“技术赋能社会问题的公益解决方案”，并从三个维度进行研究：创新性、多样性的技术维度；重大性、突破性的成果维度；多元性、慈善家相关性的机构维度。同时，选择十个案例开展技术公益研究，由李劲担任课题组组长，李劲、鲍安琪、姚楠、林伊人等执笔，邹琦担任文字编辑。

　　课题报告将分为I概述系列与II案例系列，以推文形式共分17期进行发布。本文为案例系列的第2期。

　　案例综述

　　大脑科学深奥复杂，对人类的行为和生活方式具有深远影响。2016年，盛大集团创始人陈天桥与夫人雒芊芊，私人出资10亿美元创办了全球性的非营利科研机构——天桥脑科学研究院(Tianqiao & Chrissy Chen Institute，后简称研究院)，旨在深入探索、研究和推动大脑科学的发展，造福全人类。

　　经过七年时间的发展，研究院已经成为全球最大的脑科学私人研究机构之一，资助和支持的各类科研、学术交流项目遍布北美、亚洲、欧洲、大洋洲和南美洲。

　　截至2023年底，天桥脑科学研究院已在大脑探知、大脑相关疾病治疗以及大脑功能开发等技术应用领域取得突破。研究院的特色在于其跨学科研发模式和全球合作网络。他们深知大脑科学研究需要多方面的知识和资源，因此与世界各地的科学家和研究机构建立了合作关系，共同致力于推动大脑科学研究的前沿发展。这种开放的合作模式使他们能够集聚全球智慧，加速科学研究的进程。

　　技术公益理念

　　以慈善方式支持脑科学研究的初心不会改变。

　　据公开报道及研究院官方网站信息显示，陈天桥对于技术公益的理念源自于对人类健康和科学研究的坚定信仰。在他看来，慈善的初心是不可动摇的。正是这种信念，使得他敢于将目光投向一个高投入、高风险、长时间的科研领域——大脑科学。

　　天桥脑科学研究院通过无偿捐赠等形式，积极支持中国脑科学事业的发展，打造了一个全新的慈善支持前沿科技基础研究的模式。这种模式不仅注重资金的投入，更着眼于推动产学研结合的科研成果。

　　陈天桥深知，如果科学研究成果无法转化为实际应用，将无法产生真正的社会效益。因此，他将盛大公司的资源与大脑科学研究院的科研成果相结合，通过投资和孵化的形式，推进这些成果的转化，使得科学研究的成果能够真正造福于人类。

　　“我们以慈善的方式支持脑科学研究的初心不会改变�！背绿烨旁诿教宸锰钢兴档�。这句话不仅是承诺，更是对慈善事业的信仰。他深知，现代科学研究需要巨额资金的投入。然而在他看来，金钱只是支持研究的基础，更要提供那些难以用金钱衡量的稀缺资源，比如人才、经验和研究环境。

　　这种信念驱使他不仅仅局限于对慈善事业进行资金支持，还将眼光投向了更为广阔的领域。

　　影响力模式

　　募：创始人个人捐赠，营造卓越的脑科学研究环境

　　天桥脑科学研究院的主要资金来源是陈天桥、雒芊芊夫妇的个人财富，据统计，他们创业成功后捐赠的私人财富至少有10亿美元。

　　同时，研究院也通过资助科研团队的方式募集到中国顶尖脑科学研究机构的技术支持和医疗网络资源，为将来的科研应用打下了坚实基础。此外，研究院还通过社会层面的召集吸引到其他资助方，为脑科学研究提供了额外的资金支持。

　　投：战略布局脑科学研究的全链条

　　根据公开报道以及对官方网站数据的不完全统计，截至目前，研究院已累计投入超过15亿元人民币用于多项国际国内脑科学核心研究项目，这些项目涵盖了从基础研究到技术应用转化的完整链条，包括自建前沿实验室、合作成立联合研究院、人才培养(博士后、科研型临床医生等)、投资脑科学创业公司，以及资助会议、夏校、设立科学大奖、自办媒体等。

　　2023年，为了与新一代AI技术紧密结合，实现人工智能与人类智慧的深度融合，研究院宣布追加投资10亿元人民币支持AI＋脑科学研究，首个计划——MindX数据支持计划已落地执行。据官方信息，该计划向中国的神经科学家、认知科学家、心理学家以及神经和精神疾病医生开放，以安全合规为前提，资助人类大脑及全身相关行为数据的采集、分析和训练。

　　天桥脑科学研究院的技术应用包括三个主要方向：大脑探知、大脑相关疾病治疗和大脑功能开发。其中，大脑探知是基础科学研究的一环，也是脑科学研究的首要步骤，旨在深入研究大脑的运作方式，以更好地了解其基本工作原理。与此不同，大脑相关疾病治疗专注于医疗应用，致力于研究和治疗与大脑相关的疾病，找到改善患者体验的方法。大脑功能开发则是基于对人类大脑运作机制的理解，旨在提升人工智能发展水平。

　　管：多元团队协同合作

　　研究院采用矩阵式组织架构，由创始人统筹领导，构建了专门的管理运营团队，包括科研团队(学术、AI和数据)和生态系统团队(学术会议、媒体、培训、传播等)。

　　研究院的核心组成部分还包括陈氏前沿实验室(Chen Frontier Labs)，多个分支分别围绕不同课题展开研究，共同解决大脑的关键问题，以此改善人类生活。

　　借助陈天桥夫妇与商业领域的紧密联系，以及全球科学家、工程师和临床医生网络，该实验室摆脱传统研究的束缚，致力于开发适用于全球大众的解决方案和技术。

　　运作模式分为五个阶段，从研究发现开始，通过主动识别有望转化为成功商业案例的技术或方案，经过测试和优化，确保其具有价值潜力，并且适合广泛应用。通过在技术孵化器中培育这些经过验证的技术，实现科研成果的持续完善和优化，最终实现研究成果的成功转化。

图2-1 陈氏前沿实验室(Chen Frontier Labs)运作模式

　　退：联合产学研各方力量推动科技在果的持续转化

　　研究院着眼于建立长期的战略合作伙伴关系，通过多种合作方式确保项目顺利进行，以及科研成果的成功转化。例如研究院与加州理工学院等全球顶级学府建立合作，共同推进核心研究项目的开展。

　　同时，研究院也通过多种途径转化科研成果。与创业公司脑虎科技的合作便是一个典型模式，通过技术转让与商业化运作，将基础研究成果转化为可应用的产品和服务，实现了科研成果的商业化，在创收的同时也为后续研发提供了持续支持。

　　研究院还建立起一个强大的支持网络，通过各种形式持续吸纳社会资源，包括捐资创办研究机构、提供研究经费、设立命名教授职位等，吸引社会各界的关注和资源投入，达成开放性的合作共识，使得各项脑科学研究都能够持续获得相应的资源支持。

　　项目案例：创新脑机接口工具

　　一、社会问题及其背景——脑机接口的传统材料存在明显缺陷

　　人类大脑的工作方式类似于一个复杂的电路网络，其中神经元通过电信号互相交流，这些电信号对于我们的思考、感受和行动至关重要。但是，如果大脑的电信号出现异常，例如不正常地放电，就可能导致像渐冻症、老年痴呆症和抑郁症这样的神经疾病。

　　为了更好地理解和治疗这些疾病，科学家们开发了脑机接口(BMI)技术，这是一种连接大脑与外界的工具，能够捕捉并分析大脑发出的电信号，甚至可以帮助调节这些信号。与那些放在头皮外部的设备不同，植入式脑机接口直接放置在大脑内部，因此能够更准确地捕获细微的脑电信号。

　　目前，市面上众多植入式电极仍在使用金属或碳基材料，然而金属材料用于制造电极时，可能发生氧化、腐蚀和电解等问题，而碳基材料制成的电极则可能出现碎裂、降解和吸附等现象�？蒲Ъ颐且恢痹谂θ谜庑┑缂涞酶崛�、能采集更多信号，同时也更适合长期使用。

　　二、创新解决方案——传统材料助力前沿技术

　　为解决这一问题，脑虎科技旨在通过蚕丝蛋白柔性电极技术，提升脑电信号采集的安全性和效率。

　　该公司的首席科学家陶虎和他的研究团队选择了传统的中国材料——蚕丝蛋白，利用其独特的性质制作柔性电极，以增强电极的柔韧性和生物兼容性。这些电极采用了一种创新的半自动微创植入技术，与现有技术相比，该方法在植入过程中对大脑造成的伤害更小，更加温和。

　　蚕丝蛋白柔性电极的独特之处在于其天然属性的利用，这大大提高了植入式电极的生物相容性和机械适应性。这些电极在植入大脑时能够自动避开血管，减少对脑组织的损害，且在植入后能与脑组织的机械特性相匹配。

　　此外，电极具有抗菌特性，有助于降低炎症和免疫反应的风险，使其成为长期稳定记录脑电信号的更优选择。

　　三、项目活动——为将来奠定坚实基础，创造更多可能性

　　在深入了解到中科院上海微系统所陶虎研究员关于蚕丝蛋白复合材料的研究进展，以及在医疗器械中的应用价值之后，陈天桥意识到，该技术在脑机接口领域也有巨大潜力。

　　于是，他决定通过两个身份支持这项研究：作为慈善家，天桥脑科学研究院调动资源支持陶虎研究员及其团队开展研究；作为投资人，陈天桥的盛大投资是脑虎科技天使轮唯一投资者，也是最大的机构投资者。

　　具体而言，研究院对该技术的支持不仅包括技术研究与开发，如材料的改良、电极设计的优化以及实验测试，还包括跨学科合作。

　　比如，在研究院的支持下，陶虎研究员及其团队开展了一系列具有创新性的动物实验，以测试和完善蚕丝蛋白柔性电极技术。在一次关键实验中，研究团队在一只名叫“尼奥”的拉布拉多犬的大脑中植入256通道的皮层电极，通过这些电极，可以捕捉并分析狗的脑电信号，特别是与运动相关的信号。这个操作使得研究人员能够理解“尼奥”的运动行为，并成功解码它的运动模式。

　　在另一个实验中，研究人员对一只名为“悟空”的恒河猴进行了类似的电极植入。这次实验的重点在于解读猴子的意念，实验结果显示，“悟空”能够通过自己的思维控制游戏，展示出脑机接口技术在解读和应用动物脑电信号方面的巨大潜力。

　　通过这些实验，研究团队获得了宝贵的数据和经验，这些成果既为将来的临床应用奠定了坚实基础，也为治疗神经疾病和提高人类健康水平提供了新的可能性。

　　四、项目成果——将“蚕丝蛋白柔性电极”技术应用于科研和医疗

　　该技术的成功研发不仅提升了脑电信号采集的效率和安全性，也为神经科学研究和神经疾病治疗提供了一种创新型工具。

　　脑虎科技发布的临床结果显示，该技术已在多个临床案例中得到成功应用，包括辅助肿瘤切除手术、汉语语音解码和合成，以及癫痫相关脑区手术。具体临床应用案例如下：

　　(1)2023年6月，一项涉及34岁女性患者的手术中，使用该技术对肿瘤切除手术进行辅助。通过植入具有256通道的柔性皮层电极，团队在手术过程中实现了脑功能区的有效定位�；颊咴谑质踔斜３智逍炎刺赏瓿捎镅匀挝�，使得医生能够实时监测其脑电活动，从而提高手术精度，同时尽可能保留关键脑功能。

　　(2)在2023年5月的另一个案例中，44岁的女性患者通过植入大脑内部的柔性皮层电极实现了汉语语音的数字化解码和合成。在此过程中，团队记录了患者的脑电信号，并将其转换为合成语音，显示出该技术在语言理解和重建方面的潜力。

　　(3)2023年2月，一位42岁的男性患者在癫痫相关脑区手术中接受了柔性深部电极的植入。这一过程使得团队能够记录到高质量的局部场电位和单个神经元的活动，为手术提供了重要参考信息。

　　另一项创新设计是模仿蚊子口器的仿生柔性神经探针电极，它将硬质物质和柔性材料的优点相结合，提高了植入时的准确性和术后的适应性。

　　基于本项目的阶段性研究成果，脑虎科技也在致力于开发一项综合性的“柔性脑机接口整体解决方案”。这一方案将涵盖从柔性电极到手术机器人、植入式脑电采集器、脑电芯片、高频数字脑电图机以及软件算法云平台等一系列创新技术和工具，可以在科研和医疗领域提供全面支持，实现端到端的服务，推动脑机接口技术的发展。

　　蚕丝蛋白柔性电极技术项目案例展现出陈天桥对脑科学跨学科前沿技术研究从慈善支持到投资参与的全方位产业链扶持。

　　影响力预期与评价

　　是民间慈善资金支持前沿科技基础研究的先行者。

　　积极探索最大限度鼓励创新宽容失败、跨学科产学研结合等创新模式，通过持续的研究努力，天桥脑科学研究院已经成为全球最大的私人脑科学研究机构之一，在中国被称为民间慈善资金支持前沿科技基础研究的先行者。

　　天桥脑科学研究院的成功案例就向全社会传递出一个明确的信息：科研资金的投入不仅仅是企业责任，更是社会进步的引擎，可以为科学技术的创新注入源源不断的动力。最为重要的是，天桥脑科学研究院不仅仅停留在学术探索的层面，更将科研成果与社会需求相结合，为社会带来巨大收益。

　　尽管天桥脑科学研究院在大脑科学领域取得了引人瞩目的成就，然而正如所有复杂的研究领域一样，不可避免地面临着一系列的困难和挑战，这些都将是未来需要克服的难题。

　　首先，作为一个极其复杂的人体器官，大脑的内部结构和功能依然存在众多未解之谜。

　　其次，伦理和道德问题在脑科学研究当中也不容忽视。

　　第三，脑科学研究所需要的资金和人才支持也是亟待解决的难题。脑科学研究通常需要昂贵的仪器设备、大规模的数据分析和世界一流的研究团队，需要政府、企业和社会各界共同努力，提供持续不断的支持，包括长期的资金投入，才能保证脑科学研究持久深入，科学技术不断进步。

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