复旦大学脑机中心正式揭牌 如何发聋振聩?

复旦大学脑机中心如何发聋振聩?图为左右颈七神经根交叉移位手术。(复旦大学微信公众号)

澎湃新闻报导,复旦大学神经调控与脑机介面研究中心(脑机中心)8月3日正式揭牌。脑机中心研究员所为何事?才能让身心障碍人士发「聋」振「聩」恢复部分功能。

澎湃新闻报导,复旦大学脑机中心主任、类脑智慧科学与技术研究院副院长王守岩说明脑机介面从1.0到4.0的四重阶段。1.0为读脑阶段,即解码脑讯息,如解读人脑内在意识;2.0为写脑阶段,将外部讯息传递给大脑内部,如人工耳蜗、大脑电刺激;3.0为交互阶段,即人脑和机器进行交互,即时监测脑讯号的同时,能精准地调控脑功能。未来或许还将达到4.0脑智融合阶段,在超过脑讯号层面,实现决策、情感、意识等更高级脑认知功能与机器和环境的智慧交互。

复旦脑科学研究院研究员张嘉漪团队专注研究奈米线人工光感受器修复视觉功能,这一研究便是脑机介面2.0「写脑阶段」的代表。

张嘉漪表示,针对视障者或低视力群体,约40%不可治愈致盲疾病和视网膜光感受器的变性凋亡有关。由于感光出了问题,使得视网膜不能产生感光讯号,也就没法在视觉中枢形成视觉。目前团队正透过人工视网膜来解析人工视觉讯号在视觉中枢的编解码机制,从而发展能够恢复更高解析度人工视觉的技术路径。

「前期我们通过氧化钛奈米线这一比较好的高效光电材料,解决光电转换效率和选择性刺激的两大问题,实现人工视网膜功能。后续还将继续与材料科学和临床团队合作,实现更高解析度的视觉功能重构和脑机资讯交互。「张嘉漪说。

复旦大学附属华山医院手外科副主任医师邱彦群所在团队,则是针对脑中风、脑性麻痹等引起的偏侧式瘫痪,专注研究通过医学神经移位,实现一侧大脑同时支配双侧肢体,让患侧肢体获得更好运动控制,帮助瘫痪病人更好地手脑协同。

「左右颈七神经交叉移位术可以帮助患者肢体运动能力得到20-30分的提高,但基础较差的患者还有较大提高空间。因此,我们又在原有基础改进,让颈七手术结合脑机介面和神经调控技术结合,有望实现『加法』效应。如新式脑机介面外骨骼可从手臂读取大脑意图。通过神经移位术之后对神经和肌肉讯号记录、提取和提纯,辅以可穿戴外骨骼等协助,让患者肢体更灵活运动,甚至达到生活自理水准。」邱彦群说,目前,国际首次结合颈七移位手术的个性化仿生假肢辅具,已有初步临床应用。

在邱彦群看来,作为外科医师,加入复旦大学神经调控与脑机介面研究中心后,获得更好医工结合机会,「我们从临床出发,进行基础知识研究,再到临床转化,帮助科学研究形成螺旋式上升。」

王守岩指出,成立复旦脑机中心非一蹴而就。几乎从2017年起酝酿想法,很多复旦教授一直致力学术探索和交流,今年脑机介面进入全面快速发展时期,建立研究中心是大势所趋。

复旦大学光电研究院青年研究员宋恩名加入脑机中心后,将继续专注其柔性侵入式脑机介面领域的研究,以期从硬体角度,实现材料上突破,克服传统脑机介面面临的系统形态刚性、讯号放大讯号杂讯比低等问题。

「未来脑机介面的趋势需要提升脑机介面生物相容性,同时需要和人工智慧、类脑智慧、神经外科等都有交叉。」宋恩名表示,目前其团队已发现大规模有源矽基CMOS电晶体可实现高密度脑电放大成像,后续还将依托中心平台积极开展多学科交叉合作。

当跨界交叉成为科研常态,怎样破除不同学科的高墙和壁垒、真正实现有效对话?

王守岩认为,以共同的科学追求和兴趣为牵引,或许是各学科联合交叉、无障碍交流的关键钥匙。「比如复旦和北京天坛医院正在合作的针对意识障碍植物人的调控治疗,怎样评估患者是不是有意识?这就要用脑电讯号监测和调控患者的意识水准。脑电讯号解码、闭环演算法是神经工程研究学者擅长的,而怎样植入电极解决临床问题则是医师擅长的。双方共同以问题为抓手,互相保持较高的包容度,就能够实现1+1>2的效果。」