复旦团队脑脊接口研究获突破 瘫痪者有望重新行走

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曾译萱、殷梦昊
只需在脑部和脊髓植入电极芯片，在大脑与脊髓之间搭建一条“神经旁路”，瘫痪患者就有可能重新自主控制肌肉，恢复下肢站立及行走功能。记者从复旦大学获悉，该校类脑智能科学与技能研究院加福民团队研发新一代用于脊髓损伤患者的植入式脑脊接口装备获突破，预计今年底开展首例临床试验，为脊髓损伤患者带来站立行走的盼望。
作为毗连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转达给肌肉，患者因此失去自主办法能力。如何使脊髓损伤致瘫患者恢复运动能力，不停以来是医学界的重大困难。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。直至比年，有研究证实脊髓硬膜外电刺激可以重新激活神经肌肉运动，显著促进脊髓损伤后的运动康复，但在脑电运动解码、脊髓神经根个体化重修、系统集成与临床应用等方面还存在很多不足。针对这些题目，加福民团队开展了新一代脑脊接口技能研发。
如何精准刺激脊髓神经根，对下肢相应肌群进行交替激活，从而重修行走步态，是第一个核心挑战。加福民团队利用张江影像中心的3T磁共振成像装备，创新筹划包罗多种扫描序列的成像方案，并基于人工标签构建主动化重修算法模型，从而精确捕捉腰骶段脊髓神经根结构特性。相干数据和天生的个体化脊髓神经根模型近期已开源，为神经康复领域专家开展脊髓神经调控底子研究提供支持。
别的，理想的行走过程必要根据下肢姿态的运动结果对脊髓时空刺激参数进行实时优化调解，这就要求对步态进行实时监测。团队采用红外动捕、肌电、惯性传感器、足底压力垫等多模态技能，构建健康步态以及多种非常步态数据集，建立算法模型，实现跨人群、跨模态、跨类型的连续步态轨迹高性能追踪，为脑脊接口技能奠基底子。
加福民介绍，现有脑脊接口办理方案采用多装备植入模式，必要分别在大脑左右侧运动皮层植入两台脑电采集装备、在脊髓植入一台脊髓刺激装备。团队提出“三合一”的系统筹划方案，将三台装备集成为一台颅骨植入式微型装备，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率和刺激指令输出。这意味着，未来脊髓损伤患者的行走步态将更加自然流畅。
复旦大学类脑智能科学与技能研究院是国内高校最早成立的脑科学与类脑前沿交叉研究机构之一。加福民团队颠末四年连续攻关，已初步完成脊髓时空刺激和脑脊接口关键技能的积累，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干专家合作开展首例临床试验。下一阶段，团队筹划完成植入式脑脊接口关键技能的产品开发和临床转化，连续研发针对脊髓损伤患者的神经调控新方法、新技能，如针对轻症患者开发穿着式神经调控装备、多模态运动监测系统等，更大范围减轻脊髓损伤患者家庭和社会医疗负担。(记者颜维琦 曾译萱、殷梦昊)

来源：https://www.toutiao.com/article/7422848696796201498
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