复旦大学全球首创微创脑脊接口技术助力截瘫患者重新行走


这几日,截瘫患者小林重新行走的消息引发关注。
每年会新增大约 9 万患者。
复旦大学全球首创了这一成果,是微创脑脊接口方面的成果。那么,这一成果背后的上海“创新接口”究竟是什么呢?
一
2016 年,我首次看到了关于在猴子身上进行脑脊接口试验的文献。当时,我对这个事情持怀疑态度,只是觉得这个技术非常困难。复旦大学类脑智能科学与技术研究院(简称“类脑院”)的青年副研究员加福民,向解放日报记者坦诚地表达了自己的想法。

加福民介绍脑脊接口成果。黄海华 摄
加福民于 2020 年入职类脑院。不久后,他察觉到周围的同事大多在专注地进行原创工作。
复旦类脑院是上海市脑与类脑智能领域首个市级科技重大专项的主体承担单位,它是国内高校中最早成立的脑科学与类脑前沿交叉研究机构之一。从名称就可看出,交叉是这里的一个重要研究优势。这里布局了脑科学与人工智能交叉融合的五个特色研究方向,以此来推动类脑智能算法理论、技术及应用,对大脑运行机理及生物智能进行解码,同时发展大数据和计算生物学方法。这里有全链条贯通的“脑与类脑基础 - 技术 - 应用”,它加速了科研成果的转化落地。
其实我最初曾有过迟疑。类脑院具备鼓励探索以及追求创新的环境。脑脊接口是一个值得静下心来进行钻研的技术方向。所以我最终下定了决心。加福民说道。
他下定决心要“死磕”的是一道非常困难的“世界难题”,这个难题就是让截瘫者能够重新行走。基于此,他已经做好了心理准备,哪怕这场战斗要持续至少 10 年,是一场“持久战”。
二
加福民把不到 5 年的研究历程称作“匍匐前进”。他一直感慨,在类脑院是这样,复旦大学的多学科交叉融合是这样,学校附属医院在临床、科研领域的前沿创新能力也是这样,这些都让他受益颇多。
脑脊接口是广义脑机接口的一种,它能够利用大脑信号来控制患者自身的脊髓神经。脑机接口涵盖了材料、芯片、临床神经科学以及工程技术等领域。复旦大学是全国独一无二的,它同时拥有材料、芯片、脑科学、神经疾病等领域的全国重点实验室。据悉,该校正在构建一个将前沿探索、科创转化以及企业孵化融为一体的脑机接口创新平台。
去年 8 月,为了发挥多学科在脑机接口领域的积累和优势,复旦大学神经调控与脑机接口研究中心成立了。这个中心是一个跨院系的交叉学科平台,加福民同时兼任该中心脑脊接口方向的负责人。
在研发新一代脑脊接口技术的过程中,加福民曾面临一个难题。每个人的神经分布存在差异,比如身高 1 米 8 的男生其脊椎长度或许会短于身高 1 米 7 的女生。而植入的电极是标准化的硬件,怎样让其适配个体呢?倘若在每个人身上进行实验,不但效率低下,成本也高,同时还难以实现。加福民团队使用磁共振成像设备对患者的神经根序列进行扫描,接着利用人工智能来仿真其走向,从而设计出较为合适的个性化参数。而对于脑脊接口,需要采集患者的运动意图,研究团队借助人工智能预训练的跨用户神经网络,实现了对患者实时运动意图的低延迟解码。

截瘫患者小林在康复训练。李玲 摄
当下,“AI for Science”(科学智能)的理念在复旦大学已被广泛接受。复旦大学是国际上科学智能领域的先行者之一,早在 2022 年就开始筹备科学智能的范式变革。近来,频频让人眼前一亮的首创成果,大多得到了科学智能的帮助。
三
我当初选择来到上海,目的是想做一些事情。让瘫痪的人重新行走,这是我最大的梦想。加福民说,在这几年里,他亲身感受到了上海对前沿技术的支持。
今年 1 月,《上海市脑机接口未来产业培育行动方案(2025 - 2030 年)》出台。他注意到了这个细节,方案中提到“探索脑脊接口、介入式脑机接口、基于光学或超声的新型脑机接口等新赛道”。这让他感到格外振奋。
上海在全球脑机接口产业竞争里,具备创新要素丰富的优势,具备学科布局完备的优势,具备国际合作基础扎实的优势。
去年开始,上海市科委对类脑智能、脑机接口等前沿与交叉技术领域的关注和支持力度加大了。对于加福民的脑脊接口项目,他们牵引并支持本市的医疗机构开展临床研究,还对接了投资机构,以加速成果转化以及产品研发。
上海市为了抢抓脑机接口的发展机遇,在 2024 年度启动了“科技创新行动计划”,并筹建了一批重点实验室。其中有一个重点实验室是“上海市脑机接口临床试验与转化重点实验室(筹)”,它是依托复旦大学附属华山医院和中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心筹建的。
解放日报记者从上海市科委得知,他们要构建共性技术研发服务平台。为此,他们正依托华山医院来建设 iBRAIN 脑机接口数据开放共享平台,同时依托上海市医疗器械检验研究院建设脑机接口检验检测平台。
上海的目标是,在 2027 年之前初步搭建起脑机接口创新生态。在 2030 年之前,要把这里打造成为全球脑机接口产品创新的高地。
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