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在脑部和脊髓植入电极芯片，搭建一条“神经旁路”，瘫痪患者有可能重新自主控制肌肉，恢复下肢站立及行走功能。
日前，复旦大学类脑智能科学与技术研究院青年教师加福民团队研发了新一代用于脊髓损伤患者的植入式脑脊接口设备。相关项目“植入式脑脊接口关键技术与系统研制”，在约1400个参赛项目中脱颖而出，获2024年全国颠覆性技术创新大赛优胜奖。据悉，该赛事由京津冀国家技术创新中心主办，上海颠覆性技术创新中心、广州颠覆性技术创新中心、黄埔创新学院协办。
作为连接大脑与外周神经系统的“信息高速通道”，脊髓若受到损伤，大脑发出的指令就无法传递给肌肉，患者失去自主行动能力。如何使脊髓损伤致瘫患者恢复运动能力，长期以来是医学界重大难题。
由于神经损伤的不可逆性，目前针对脊髓损伤患者的治疗手段效果有限。近年，有研究证实脊髓硬膜外电刺激可以重新激活神经肌肉活动，显著促进脊髓损伤后的运动康复——2023年，瑞士洛桑联邦理工学院团队开展了脑脊接口研究，通过采集、解码脑部信号并对脊髓下肢相关区域进行电刺激，实现了脊髓损伤部位神经突触重塑，让患者在没有刺激的情况下也能自主控制瘫痪肌肉。
尽管瑞士团队初步验证脑脊接口实现脊髓损伤患者功能恢复的可能，但在脑电运动解码、脊髓神经根个体化重建、系统集成与临床应用等方面还存在许多不足。针对这些问题，加福民团队开展新一代脑脊接口技术研发，该技术具有“高精准、高通量、高集成、低延时”的特点。
现有脑脊接口解决方案采用多设备植入模式，需要分别在大脑左右侧运动皮层植入两台脑电采集设备、在脊髓植入一台脊髓刺激设备。加福民团队提出“三合一”的系统设计方案，将三台设备集成为一台颅骨植入式微型设备，减小患者术后创口的同时，也能实现采集与刺激一体化，对患者自主运动进行闭环调控。这个方案可将解码过程由体外转入体内，提高脑电信号采集稳定性和效率，最终实现百毫秒级别的解码速度和刺激指令输出——正常人的反应时间为200毫秒左右，这意味着未来，脊髓损伤患者的行走步态将更加自然。
《中国脊髓损伤者生活质量及疾病负担调研报告2023版》显示，中国现有脊髓损伤患者374万人，每年新增脊髓损伤患者约9万人。“如果让瘫痪患者能站起来，这就是从0到1的突破。”加福民预计，脑脊接口技术从基础研究到临床转化，起码需要10年时间，他表示已经做好打持久战的准备。
2020年，加福民全职加入复旦类脑院。从最开始带着一两个学生默默“鼓捣”脑脊接口，发展到现在，加福民的产学研团队已近30人。他将这些年的研究历程称为“匍匐前进”，“远离外界声音，默默研究，直到看到瘫痪患者重新行走”。加福民在复旦-宝山科创中心和类脑院的大力支持下，积极组建脑脊接口实验室，主要研究方向为脊髓损伤患者的下肢步行功能恢复与重建，并在此基础上探索神经调控技术在多种适应症上的应用潜力。
目前，团队已初步完成脊髓时空刺激和脑脊接口关键技术的积累，并在动物上实现概念验证，具备临床应用的必要条件。预计今年年底，团队将与国内三甲医院相关专家合作开展首例临床试验。
下一阶段，加福民计划完成植入式脑脊接口关键技术的产品开发和临床转化。与此同时，持续研发针对脊髓损伤患者的系列神经调控新方法、新技术，如针对轻症患者开发穿戴式神经调控装备、多模态运动监测系统等，从更大范围减轻脊髓损伤患者家庭和社会医疗负担。
加福民团队怀着“原创技术服务全球”的愿景，希望通过研发三类有源植入式创新医疗器械，建立智能脑脊接口自主知识产权体系，让全球2000万脊髓损伤患者获益。
曾译萱 殷梦昊 中青报·中青网记者 王烨捷
