摘要：当脑科学致力于破解人类智慧的终极密码，如何“看见”思维的本质、捕捉疾病的先兆，成为横亘在科学家面前的巨大挑战。传统脑成像技术或如“雾里看花”，或成本高昂、束缚重重，难以在自然状态下洞察大脑的奥秘。一场围绕“穿戴上身、移动便捷、成本亲民”的脑磁图技术革命，正悄然

当脑科学致力于破解人类智慧的终极密码，如何“看见”思维的本质、捕捉疾病的先兆，成为横亘在科学家面前的巨大挑战。传统脑成像技术或如“雾里看花”，或成本高昂、束缚重重，难以在自然状态下洞察大脑的奥秘。一场围绕“穿戴上身、移动便捷、成本亲民”的脑磁图技术革命，正悄然推开脑认知研究的新大门。

近日，在国家科技传播中心举行的“新天工开物——科技成就发布会”脑认知科学专场上，由中国科学院生物物理研究所认知科学与心理健康全国重点实验室脑磁图团队发布的“穿戴式原子磁力计脑磁图”引发广泛关注。该成就填补国内穿戴式脑磁图技术空白的同时，让中国跻身全球脑成像技术第一梯队。

中国科学院生物物理研究所学术副所长、中国认知科学学会学术委员会主任何生表示：“穿戴式原子磁力计脑磁图是脑成像技术的一次革命，克服了传统脑磁图高成本和低灵活性的缺陷，可以广泛应用在脑科学研究、脑疾病诊断和脑机接口等不同领域。”

脑成像技术革命：从“电子乌贼”到可穿戴脑磁图

“我们每天思考、记忆、开心、难过，这些活动到底在大脑里是怎样发生的？”对这一问题的好奇追问，激发了人类对脑科学的探索。

在中国科学院生物物理研究所正高级工程师王帆心中，这个问题的答案，就藏在对大脑磁场的极致测量中。

脑磁图(MEG)技术的原理，是检测大脑神经活动产生的极其微弱的磁信号。王帆用一个生动的比喻解释了脑磁图与更常见的脑电图(EEG)的区别：“脑电图，就好像是你隔着毛玻璃看一场精彩的舞剧，能看到人影晃动，知道大概在发生什么，但细节全是模糊的；而脑磁图，就像是坐在第一排，演员的表情、动作、甚至眼神交流，你都看得一清二楚。”

这种差异源于物理本质：电信号穿过脑组织、颅骨时会发生严重失真，而磁场可以几乎无失真地传递出来。因此，脑磁图能更精准、更清晰地反映大脑的实时活动。

然而，探测这“只有地球磁场十亿分之一”的极弱磁场，难度堪比“在嘈杂的菜市场里听清一根针掉在地上的声音”。

传统脑磁图技术的核心是一种超导磁量子探测器(SQUID)。经典科幻电影《黑客帝国》中出现的“电子乌贼”，正是向这一经典技术的致敬。

由于这一技术的超低温要求，导致设备庞大如小型房间，检测费用高昂(近万元一次)，且受试者需长时间完全静止的坐着或躺卧，难以应用于好动的儿童、部分疾病患者，使其在诞生后几十年来主要局限于高端实验室。

转机出现在21世纪初，原子磁力计(OPM)这一新型量子传感器的问世。它无需低温环境，在常温下即可达到与传统超导探测器相媲美的fT级灵敏度，如同为科学家配备了一台“超清透视镜”。

2018年，国外科研团队率先推出基于原子磁力计的穿戴式脑磁图原型机，证明了在自然运动状态下测量大脑活动的可行性，引起了学术界和大众的广泛关注。其大幅降低了配合度要求和准备时间，连婴儿都能配合检测。

实际上，中国科学院生物物理研究所脑磁图团队自2014年就开始关注这个方向，并于2018年成功研制出国内首台多通道原子磁力计脑磁图原型机。

然而，核心部件——原子磁力计探头和高性能磁屏蔽室完全依赖进口，“就像你买了一台手机，却不能自己装软件、不能调整设置，永远只能用别人设定好的功能。王帆团队意识到，没有底层技术，就永远受制于人。

由此，一场围绕核心技术的攻坚战打响。团队决心攻克两大难关：一是小型化零场原子磁力计探头，要实现高灵敏度、小型化、可量产、高稳定性；二是高性能磁屏蔽室，要打破国外垄断，并解决传统屏蔽室笨重、不可移动的痛点。

历经四年艰苦攻关，至2023年，团队成功实现了高性能探测器的稳定量产。经第三方检测，其灵敏度、带宽、体积、功耗等主要性能指标均达到国际先进水平，而对脑磁图成像尤为关键的信号稳定性等指标，更是显著优于进口产品，达到国际领先水平，并率先实现全自动批量生产。

同时，团队自主研发的高性能脑磁图用磁屏蔽室，填补了国内技术空白。他们创新性地将其设计成可移动、可快速组装的“静音空间”，如同给大脑测量配上了“超级降噪耳机”。

多年“科研马拉松”——死磕最难的路，不做少数人“玩具”

重大突破的背后，正是团队科研工作者对核心技术自主攻关的坚持坚守。

时间回溯到2012年，27岁的王帆博士毕业回国，加入中国科学院生物物理研究所，立志从零开始建设中国的脑磁图技术研究平台。回国前，王帆的博士导师告诉他，如果留在英国，很快就能发表顶级的期刊，但同时也赞同了他回国的决定：“早两年发文章、晚两年发文章，对你一生的职业生涯没有多少影响，但从头建设一个实验室，甚至填补一个国家的空白领域，意义更为重大。”

回国后的前五年，王帆几乎将所有精力都投入平台搭建，论文产出寥寥。“眼看本科、博士时的同学、师弟师妹发了顶刊、成了PI，说没有压力是假的。”王帆坦言。

但幸运的是，他所在的研究所提供了一个极为包容的环境，让他可以在短期内几乎不发文章、不须为职称内耗，用所有的精力建立一个实验平台。在团队的共同努力下，在2018年原子磁力计脑磁图原型机被成功研发出来，迈过了国产可穿戴脑磁图自主研发的第一道门槛。

2018年后，面对国际技术路线“群雄逐鹿”的局面，团队没有选择更容易出成果的简易方案，而是坚持攻克大动态多轴探测器、穿戴式系统、高性能屏蔽室等主流技术难点。

“国际上有些技术路线比较简单，更容易快速出成果。但我们团队反复讨论后，还是决定——走最难的路，研发最好的技术。”王帆回忆道。

特别是探测器的研发，是团队面临的第一个难关：要高灵敏度、要小型化、要能量产、还要稳定。使用进口探测器不仅成本高昂，更致命的是国外厂商不开放底层权限，严重制约了系统优化和自主创新。这倒逼团队下定决心实现全链条自主可控。

团队花了四年时间，一次又一次尝试，失败了再来，失败了再来，终于2023年，实现了高性能探测器的稳定量产。自主研制探测器的性能达到世界先进水平，部分指标甚至国际领先。

“高精尖技术若止步于‘少数人的玩具’，就不是真正的成功。”王帆坚定地认为，穿戴式原子磁力计脑磁图不能仅停留在实验室，而是要真正走向了临床和应用。

在团队自主研发的高性能脑磁图用磁屏蔽室获得成功后，基于这两大核心技术的突破，2025年，团队打造出全球首个“方舱移动式原子磁力计脑磁图系统”。

整个系统可装载于标准集装箱内，由普通卡车运输，直接开进学校、社区医院、养老院乃至边远地区，打破了高性能脑成像技术对固定实验室的依赖。

从实验室到万家灯火——移动方舱驶入“最后一公里”

“我们的系统可以24小时稳定运行，效率远超早期的进口设备。最关键的是，技术完全掌握在我们自己手里！”在发布会上王帆自豪地宣布。

王帆预计，随着技术的普及，脑磁图的单次检测成本将从“近万元”降低到“千元以下”，有望让大规模脑疾病筛查和早期诊断走进普通人的生活。

随着团队研发的全球第一台“移动式脑磁图方舱”的落地应用，穿戴式原子磁力计脑磁图这种新一代脑成像技术，将变得越来越普惠可及。

当大脑检测变得简单、快速、舒适。孩子不用再被逼着一动不动，老人不用再奔波到大医院排队。做脑磁，变得就像做一次心电图一样方便。对于传统脑磁图难以适用的婴幼儿、帕金森病患者、阿尔茨海默病患者等群体，很快也能进行高效、精准的脑功能检测。

“移动方舱”的概念则改变了脑成像服务的可及性。它使得先进的脑功能检测能力，能够直接下沉到基层医疗机构、学校、社区，可以服务更广泛年龄层的中国患者，助力实现脑疾病“早发现、早诊断、早干预”的公共卫生目标。

不仅如此，穿戴式脑磁图还能为脑机接口、人工智能等前沿领域提供高质量的数据支撑，成为推动相关行业的发展的重要工具。自主研发的高性能磁屏蔽室技术，其应用已超出脑科学领域，可延伸至半导体制造、精密测量等重要产业，实现了“一技多用”。

王帆和他的团队相信，“科技的本质，不是为了炫技，而是为了解决问题；创新的目的，不是为了发表论文，而是为了让生活变得更美好。”这种务实的精神，也贯穿于项目始终。自主科研的成果归途，不仅仅是知名学术期刊，更是工厂的产线、医院的诊室，甚至是“万家灯火”。

“我们在技术突破这条路上迈出了一步。未来，把这项技术惠及普通大众、走进千家万户的征途刚刚展开，还有很长的路要走。”王帆说，“但我们相信，不是容易的事，而是正确的事……只要方向是对的，就不怕路远。”

来源：梁小房产资讯