据复旦大学官方微信号3月4日消息，年初复旦CNS成果集中涌现之后，复旦AI for Science，即人工智能与科学研究的深度融合，再出重磅成果。
就在3月3日晚上8点，全球首批第4例、通过脑脊接口让瘫痪者重新行走的临床概念验证手术在复旦大学附属华山医院成功实施。
让瘫痪者再次站立和行走。这一跨越“不可能”的奇迹，源自复旦大学类脑智能科学与技术研究院加福民团队全球首创的“三合一”脑脊接口技术——通过微创手术在脑与脊髓间搭建“神经桥”，仅需4小时同步植入电极，术后24小时，人工智能辅助下患者即可恢复腿部运动。
今年1月~2月，该团队已联合复旦大学附属中山医院（下文简称：中山医院）成功完成全球首批3例临床概念验证手术，严重脊髓损伤患者在两周内实现自主控腿、迈步行走，标志着脊髓损伤治疗迈入“神经功能重建”新纪元。
瘫痪两年后，34岁的小林（化名）在术后第14天，依靠自身运动意图，行走超过5米。“放在以前，这事我想都不敢想。”曾被宣判“永远站不起来”的小林说。2月27日，小林从老家广东如期来到中山医院第一次术后随访，康复进展比预期迅速。
“这几位截瘫患者治疗效果符合甚至超出我们的预期，初步证明新一代脑脊接口方案的可行性。2家医院、4例手术的完成，也证明脑脊接口技术可复制可推广。这不仅是技术的胜利，更是瘫痪患者重获新生的开始。”加福民表示，下一步将持续优化、迭代该技术，让更多脊椎损伤患者重获行走能力，造福全球上千万患者及其家庭。
人的脊髓一旦损伤，大脑和脊髓神经元之间的联系就会被动中断，轻者造成机体的部分感觉丧失，重者半身不遂、四肢瘫痪，甚至全身瘫痪。神奇的是，术后第一天，3位受试者都可以躺在床上自主抬左右腿。
第二例受试者 图片来源：复旦大学官微
第三例受试者 图片来源：复旦大学官微
脑机接口，是在躯体与外部设备间创建连接通路，大脑神经元发电形成的脑电波会被接口识别，进而通过外部设备实现所谓的“意念”控制。这也是埃隆·马斯克（Elon Musk）采取的技术路线。
这一思路默认患者肢体已“报废”，只能接入外部设备，比如机械臂、遥控轮椅、鼠标。
加福民则选择了另一条路——通过植入式脑脊接口技术，在大脑和脊髓间搭建一条“神经桥”，采集、解码脑电信号，给特定神经根进行时空电刺激，让瘫痪者再次掌控自己的肢体，而非依靠外部设备。
设想很美好，现实却很骨感。放眼全球，经验几乎为零。
唯一先例，来自2023年瑞士洛桑联邦理工学院团队在Nature发表的论文。他们通过采集数据、电刺激、神经解码等手段连接神经通路，让患者自主控制瘫痪肌肉。
原理基本一致，但具体方法和效果迥异——
瑞士方案要在患者双侧开颅，植入两块芯片，创面达到两个掌心大小，极易导致感染。此外，脑部和脊髓的手术，间隔长达2年。
而加福民团队采取微创手术，通过2个直径1毫米左右的电极芯片植入到运动脑区，脑部、脊髓的手术可以在4小时左右一次完成，手术效率较前者显著提高。
这是因为加福民团队采取了“三合一”的方法，将多台设备集合为一台脑部植入式微型设备，不仅大大降低手术创伤，也有助于提高脑电信号采集稳定性和效率，具有“高精准、高通量、高集成、低延时”的特点。
目前可用于植入人体的成熟电极通道数比较少，信息量受限的情况下，如何实现对人体运动解码的实时性、准确性，是团队面临的最大挑战。
解决办法，就是设计一套运算速度快、运算能力准确、算力需求低的轻量级AI算法模型。
加福民与团队学生讨论算法优化相关问题 （图片来源：复旦大学官方微信号）
“如果患者想抬腿，但算法没有解码出来，或者只是晚了几秒，患者可能就会摔跤。”加福民说，团队花了将近3年时间，才在算法层面实现了对大脑运动意图实时解码的突破。
此外，每个人的脊髓生理结构都不一样，且人体运动非常复杂，站着抬腿和坐着抬腿的脑电信号都会有所差异。如何精准刺激脊髓特定神经根，是另一个难题。
为此，加福民团队搭建了电刺激参数-神经激活-肌肉骨骼运动仿真计算平台，根据仿真人受到电刺激后的仿真计算结果在电脑上调整参数，排除掉大多数无效刺激参数，效率大大提升。
“这也是为什么患者在手术当天就能实现抬腿，如果没有仿真计算得到的刺激参数，一个月可能也难以达到这种效果。”加福民说。
更令人兴奋的是，团队还在受试者身上发现了脑脊接口对神经重塑的作用。
在瑞士团队的研究中，脑脊接口植入手术后6个月左右出现神经重塑效果，即患者在没有外部刺激的情况下也能自主控制瘫痪肌肉。而小林在术后不到2周，就表现出了神经重塑效果。加福民团队将进一步观察，以了解其背后机制。
一个更为大胆的假设也随之浮现——脑脊接口技术可能只是手段，而非目标。
“如果通过植入脑脊接口，加上三五年的康复训练，患者的神经重新连接、得到重塑，最终我们可能会为患者摆脱设备，而不是终身依赖它。”
加福民认为，“舍筏登岸，这才是最好的脑脊接口技术。”
下一步，加福民团队计划继续联合中山医院、华山医院等临床单位，开展更多脑脊接口临床概念验证工作，积累更多真实数据，进一步迭代算法。
同时，团队将完善“三合一”颅骨植入式脑脊接口微型设备，完成第三方产品型式检验，做好产品注册临床试验准备。
在此基础上，他们还将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。
图片来源：视觉中国
据中国网财经，202410月14日，工业和信息化部副部长王江平在国新办新闻发布会上表示，要出台推动未来产业创新发展的实施意见，大力发展人形机器人、脑机接口、6G等新领域新赛道；今年7月，工信部还提出了脑机接口标准化技术委员会的筹建方案，将开展脑机接口在医疗等应用领域的技术标准和测试规范的制修订工作。
2024年10月8日，国家药监局发布通知，批准《采用脑机接口技术的医疗器械 术语及定义》和《采用脑机接口技术的医疗器械 具备闭环功能的植入式神经刺激器感知与响应性能测试方法》两项医疗器械行业标准制修订项目立项。
目前全球有近40个国家和地区开展脑机接口技术创新，相关科研项目的投入和产出持续增长。当下全球关注度最高的两家脑机接口企业是Neuralink和Synchron，两家企业均在积极推动侵入式脑机接口大规模临床试验。今年1月，埃隆•马斯克在社交平台上发布消息称，旗下公司Neuralink成功进行了首例脑机接口人体植入手术，植入者恢复状况良好。
中国工程院院士顾晓松此前介绍，中国是开展脑机接口科研项目最多的国家之一，科研产出规模大且增速快，中国企业发明专利申请占比超过全球一半。
每日经济新闻综合复旦大学官方微信号、中国网财经
