人类大脑至今仍是医学领域最令人着迷、也最难破解的谜题之一。科学家们在将神经活动与大脑功能相对应、实现早期病变识别方面依然面临重重困难，这也制约了神经系统疾病及其他疾病的治疗进展。
Beacon Biosignals正致力于通过监测人们睡眠期间的大脑活动，来破解大脑运作的奥秘。该公司由Jake Donoghue（麻省理工学院2019届博士）与前MIT研究员Jarrett Revels联合创立，开发了一款轻量级头戴设备，利用脑电图（EEG）技术在用户居家正常睡眠期间采集大脑活动数据。这些数据经机器学习算法处理后，可用于监测新型治疗方案的效果、发现疾病进展的新型生物标志物，以及为临床试验筛选患者队列。
"当你将临床级脑电图从睡眠实验室搬进家庭，可能性就会发生质的飞跃，"担任Beacon首席执行官的Donoghue表示，"睡眠从一种受限的、依赖设施的检测手段，变成了可规模化采集高质量数据的平台，能够服务于疾病诊断、药物研发和大脑健康的长期追踪。"
Beacon与多家制药公司建立合作，加快产品落地患者端的进程。该公司已获得FDA 510(k)医疗器械许可，目前已参与全球逾40项临床试验，研究领域覆盖重度抑郁障碍、精神分裂症、发作性睡病、特发性嗜睡、阿尔茨海默病及帕金森病等多种适应症。
随着每一次临床部署的深入，Beacon对大脑工作机制的理解不断积累，并正将这些洞察用于构建大脑的"基础模型"。
"我们相信，那个能够彻底改变大脑健康领域的数据集目前尚不存在——但我们正在快速创建它，"Donoghue说，"我们的平台能够刻画疾病进展的异质性，生成动态洞察，而这是基因测序或影像学等静态手段无法完全捕捉的。大脑是一个电信号器官，会通过突触可塑性不断变化，因此大规模追踪多种疾病中的大脑功能，将帮助我们发现新型疾病亚群并实现动态监测。"
照亮大脑的科学之路
Donoghue就读于哈佛-MIT健康科学与技术联合项目，在认知科学教授Earl K. Miller的指导下于MIT完成神经科学博士学位，同时接受医学博士临床培训。在此期间，他在麻省总医院和波士顿儿童医院参与临床工作，包括肿瘤科的患者诊疗，亲历了基因组测序在精准肿瘤治疗中的兴起。此后，他转向神经科学与精神病学领域，发现这些领域的诊疗仍高度依赖经验性方法，由此看到了将数据驱动的精准医疗引入大脑健康领域的机遇。
"最令我触动的是，我们无法像心脏科医生对心脏功能进行居家长期监测那样，对大脑功能进行同等水平的追踪，"Donoghue说，"在MIT的经历让我坚信，大规模处理脑电数据并将其与大脑功能相关联，将从根本上改变神经系统疾病的识别与治疗方式。"
临近培训尾声时，Donoghue开始进一步深化自己的想法，并得到了HST及哈佛医学院教授Sydney Cash和Brandon Westover等导师的指导。他在博士期间结识了在MIT Julia Lab担任研究软件工程师的Revels，并于2019年说服后者与自己共同创立了Beacon。
"我们认为，创办一家致力于理解这一核心器官——大脑的公司，是理解复杂神经精神疾病、开发更好治疗方案的重要起点，"Donoghue回忆道。
Beacon最初作为一家计算与分析公司起步，专注于开发可穿戴设备以扩大临床影响力和覆盖范围。创立初期，公司便与大型制药企业开展临床试验合作，提供一种侵入性更低的方式来观察大脑活动，帮助研究者了解药物对大脑的影响及对患者睡眠的作用。
"睡眠显然是理解大脑的最佳窗口，"Donoghue表示，"睡眠期间的神经活动强度可比清醒状态高出一个数量级，且结构更为规律，近似于一种语言。这为理解大脑功能以及不同药物对大脑的作用提供了绝佳的观察界面。"
Donoghue介绍，Beacon的设备可在连续多个夜晚为每位患者采集实验室级别的数据，从而实现更高质量的评估。公司运用机器学习提取关键洞察，例如患者在不同睡眠阶段所花费的时间、夜间微觉醒次数，以及可能预示认知功能下降的细微睡眠结构变化。
"我们开始以前所未有的精度，将睡眠活动的特征与临床结局关联起来，"Donoghue说。
迄今为止，Beacon已参与睡眠障碍、精神疾病以及神经退行性疾病的临床试验——后者的睡眠改变往往在临床症状出现前数年便已显现。
"我们在阿尔茨海默病、帕金森病等领域投入了大量工作——帕金森病曾夺走了我祖父的健康，"Donoghue说，"我们正在分析快速眼动睡眠和慢波睡眠的特征，以检测临床症状出现前的早期变化。这为我们提供了一个机会，将这些疾病从晚期识别推进到更早期的、数据驱动的检测阶段。"
为数百万患者改善大脑健康
去年，Beacon收购了一家居家睡眠呼吸暂停检测公司，该公司每年在美国为逾10万名患者提供服务，此次收购加速了高质量综合居家检测的可及性，并进一步扩大了其平台的覆盖范围。同年11月，公司完成9700万美元融资，以加速上述扩张进程。
"我们的愿景始终是触达患者、在规模上真正帮助到人，"Donoghue说，"我们正在构建的，是一份大脑功能随时间演变的纵向记录。一位患者今天来接受睡眠呼吸暂停筛查，若干年后如果他被诊断为帕金森病，那份更早期的数据就成了疾病在症状出现前的珍贵窗口。这让常规检测成为全新预后生物标志物的基础，也为在症状出现前实现大脑疾病的早期检测与干预开辟了路径。"
Q&A
Q1：Beacon Biosignals的居家脑电监测设备是如何工作的？
A：Beacon Biosignals开发了一款轻量级头戴设备，采用脑电图（EEG）技术，在用户居家正常睡眠期间采集大脑活动数据。这些数据随后由机器学习算法进行处理，提取患者在不同睡眠阶段的时长、夜间微觉醒次数等关键指标，并识别可能预示认知功能下降的细微睡眠结构变化，从而为疾病诊断、药物研发和大脑健康长期追踪提供高质量数据支持。
Q2：Beacon Biosignals的平台在哪些疾病的临床试验中有应用？
A：目前，Beacon Biosignals已参与全球逾40项临床试验，涵盖重度抑郁障碍、精神分裂症、发作性睡病、特发性嗜睡、阿尔茨海默病及帕金森病等多种适应症。尤其在神经退行性疾病领域，睡眠变化往往早于临床症状数年出现，该平台通过分析快速眼动睡眠和慢波睡眠特征，有望实现疾病的早期检测。
Q3：Beacon Biosignals构建"大脑基础模型"的意义是什么？
A：Beacon Biosignals希望通过大规模积累跨疾病的脑电数据，构建大脑的"基础模型"。这一模型能够刻画疾病进展的异质性，发现新型疾病亚群，并实现动态追踪。相较于基因测序或影像学等静态手段，脑电数据能够捕捉大脑因突触可塑性而产生的动态变化，为神经系统疾病的早期识别与精准干预提供全新的数据基础。