全球首创“三合一”脑脊接口技术新在哪
——专访复旦大学青年科学家加福民
来源：文汇报
作者：姜澎
日期：2025-03-05
■本报记者 姜澎
让瘫痪患者重新站起来的脑脊接口技术究竟是什么？说到这，不得不提一位青年科学家，他就是复旦大学类脑智能科学与技术研究院青年副研究员加福民。
由加福民领衔的新一代脑脊接口原创成果从今年1月8日在中山医院临床用于全国首例患者以来，迄今已有4位患者成功完成了手术。这一全球首创的“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，人工智能设备辅助下患者即可恢复腿部运动。5到7天可以坐起来抬腿，一周后可以在悬吊状态下借助助步器自主迈步。
由此，它成为全国首个成功用于临床的微创脑脊接口原创成果，也是全球首次通过微创脑脊接口设备让患者实现自主站立、迈步。
“大多数截瘫患者的下肢不会出汗，但植入脑脊接口设备后，患者下肢恢复了出汗，这真的很神奇，可能说明患者的植物神经等部分神经在重塑。我们也会不断跟踪这些患者，期待通过运动帮助他们的脊椎神经重塑。”加福民昨天在接受本报记者采访时说。
征服脑机接口“珠峰”，大脑运动指令只需百毫秒量级
《中国脊髓损伤者生活质量及疾病负担调研报告2023版》显示，中国现存脊髓损伤患者374万，每年新增脊髓损伤患者约9万人。
作为连接大脑与外周神经系统的“信息高速通道”，正常人通过脊髓把大脑的运动指令传递到四肢，而脊髓一旦损伤，大脑运动指令就无法通过脊髓控制肌肉，患者就可能面临终身瘫痪。
“恢复受损的脊髓神经通路，一直被认为是脑机接口领域的‘珠穆朗玛峰’，这一设想一旦实现，就可以改变无数截瘫患者的人生。”记者在采访中获悉，此次参加临床试验的4位患者基本都是因为高空坠落、截瘫了一到两年时间。有的患者此前曾辗转世界多地求助，都未有解决方案。
此次加福民团队成功用于临床试验的新一代脑脊接口技术，主要是通过在患者的大脑内植入电极，采集其运动意图，并使用该运动意图驱动脊髓刺激器，作用于脊髓神经根，进而激活下肢肌肉，并进一步重建患者运动功能，帮助他们重获行走能力。
值得一提的是，这项新技术具有“高精准、高通量、高集成、低延时”等特点。
设备分为颅内脑电解码、脊髓刺激和体外监测三个部分。在脑电解码方面，通过使用预训练的跨用户神经网络，对患者实时的运动意图实现了低延迟解码，使得脑电传输时间降低至300毫秒。“也就是说，患者大脑的运动指令只需要百毫秒量级，就可以被传送到腿部肌肉。”加福民解释说，“这是一个重要的指标，因为走路需要实时调动肌肉的活动，信号必须快速传输。”
同时，团队还通过个体化脊髓神经根模型，实现精准刺激脊髓神经根来交替激活下肢相应肌群，重建行走功能。并且，通过利用3T磁共振成像设备，团队还创新性地设计了多种扫描序列的成像方案，并基于人工标签开发自动化重建算法，从而精确捕捉腰骶段脊髓神经根的结构特征。目前，该实验已生成个体化脊髓神经根模型，为接下来的个性化脊髓损伤治疗提供了新的方向。
在体外监测方面，基于大量动作捕捉等多模态体外监测数据，在仿真环境中使用强化学习训练，迭代出以抬腿和行走为目标的刺激策略。然后，再在个体化的患者上进行策略迁移，利用实时多模态的监测数据反馈调整刺激参数，减少患者站立训练时的人力投入。
期待中国原创技术走向世界，改写更多截瘫患者人生
在临床上，医生们接到过太多来自瘫痪患者的求助，但碍于现有医疗技术，他们也常常感到无力、无奈。
也正因此，当今年1月8日第一例患者手术成功后，不仅患者感到惊喜，参与手术的医生团队和相关的科学家团队，都感觉“松了一口气”。
脊髓损伤在医学界被公认为是不可修复的。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。去年，瑞士洛桑联邦理工学院团队初步验证了脑脊接口实现脊髓损伤患者功能恢复的可能。但是瑞士的这一技术植入设备复杂，容易造成患者的感染。同时，脑电解码的实时性差，简言之，患者的脑电信号需要一定的时间才能传到患者的腿部，这在实际生活中会给患者带来麻烦。
加福民在2020年入职复旦大学类脑智能科学与技术研究院后一直专注于这一技术。经过持续研发，直到去年，这一技术才获得了突破。他告诉记者，在研发过程中，需要解决的不仅有科学问题，还有各种工程问题。举个简单例子：一项科研成果要用于临床，就必须实现工程化，会涉及材料、电池、信号传输等难题的解决。
去年10月，加福民的科研成果获得全国颠覆性技术创新大赛优胜奖。随着这一消息公布，团队每天都能收到来自世界各地截瘫患者的邮件，最多的一天收到了500多封，患者普遍表达希望参加临床试验。与加福民团队合作的复旦大学附属中山医院、华山医院神经外科团队，每天也都会收到参与临床试验的请求。
“从最初不敢相信，到后来我自己来做植入式脑脊接口关键技术与系统的研制——真心希望这个新技术能不断发展、进一步完善。”加福民在独立开展脑脊接口研究后，所有时间都投入在这一项目的研究中。“我们这一代人的成功，都是站在上一代的巨人肩膀上。希望这个中国原创技术能走向世界，我知道，这件事一定不容易。”
