复旦团队脑脊接口研究获突破：瘫痪者有望重新行走

只需在脑部和脊髓植入电极芯片，在大脑与脊髓间搭建一条“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。

复旦类脑智能科学与技术研究院加福民青年老师团队研发新一代用于脊髓损伤患者的植入式脑脊接口设备，为脊髓损伤患者带来站立行走的希望。

日前，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，预计年底开展首例临床试验。

植入微创电极，瘫痪病人有望流畅行走

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，患者因此失去自主行动能力。如何使脊髓损伤致瘫患者恢复运动能力，一直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。直至近年，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 Grégoire Courtine博士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，连接大脑和脊髓神经通路，使四肢瘫痪患者实现自主行走，甚至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，具有“高精准、高通量、高集成、低延时”的特点。

如何精准刺激脊髓神经根，对下肢相应肌群进行交替激活，从而重建行走步态，是第一个核心挑战。对此问题，加福民团队使用张江影像中心的3T磁共振成像设备，创新设计了包含多种扫描序列的成像方案，并基于人工标签构建自动化重建算法模型，从而精确捕捉腰骶段脊髓神经根结构特征。相关数据和生成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基础研究提供支撑。

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。

更长远地，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。

颠覆性技术创新需要源源不断的新鲜血液。今年8月，复旦大学神经调控与脑机接口研究中心正式成立，作为该中心的脑脊接口方向负责人，加福民欢迎基础医学、材料学、计算机科学、数学、物理相关方向的青年学子加入自己的团队，通过脑脊接口项目研发摸索出一条神经调控与脑机接口方向人才培养的路径。“相信未来将有越来越多的神经调控人才在复旦大学成长起来。”他充满期待地说。