复旦大学类脑智能科学与技术研究院研发了新一代用于脊髓损伤患者的植入式脑脊接口设备

通过在脑部和脊髓中植入电极芯片，并建立一条“神经旁路”，瘫痪患者有望恢复对肌肉的控制能力，进而实现下肢的站立和行走。

近日，复旦大学类脑智能科学与技术研究院的青年教师加福民带领团队，成功研发出新一代针对脊髓损伤患者的植入式脑脊接口设备。这一创新项目“植入式脑脊接口关键技术与系统研制”，在参评的1400多个项目中脱颖而出，荣获2024年全国颠覆性技术创新大赛的优胜奖项。据悉，该大赛由京津冀国家技术创新中心主办，并得到了上海颠覆性技术创新中心、广州颠覆性技术创新中心以及黄埔创新学院的协办与支持。

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。

截至目前，我们的团队已基本掌握了脊髓时空刺激及脑脊接口技术的核心要素，并在实验动物模型中成功验证了其可行性，满足了临床应用的基本要求。预计在本年度末，我们将与国内顶尖的三甲医院专家携手，启动首例临床试验项目。

在接下来的发展阶段，加福民计划将致力于完成植入式脑脊接口关键技术的产品开发与临床转化工作。与此同时，我们将持续投入研发力量，专注于针对脊髓损伤患者的系列神经调控新方法和新技术的创新。这包括为轻症患者研发穿戴式神经调控装备、多模态运动监测系统等先进设备，旨在从更广泛的角度减轻脊髓损伤患者及其家庭以及社会的医疗负担。通过这些努力，我们希望能够为脊髓损伤患者带来更多希望，提高他们的生活质量。

加福民团队秉持“创新技术服务于世界”的使命，致力于开发三类新型有源植入医疗器械，构建具有自主知识产权的智能脑脊接口技术体系，以期惠及全球约2000万名脊髓损伤患者。