AI让不可能成为可能:中国脑脊髓接口让瘫痪患者行走

一名因脊髓损伤而完全瘫痪两年的患者,借助中国复旦大学脑启发智能科学技术研究院(ISTBI)贾福明教授团队开发的“三重集成脑脊髓接口(BSI)技术”,重新获得了行走能力。

患者(林先生)两年前从4米高处坠落,造成脊髓严重损伤和脑出血,导致双腿完全丧失功能。 2025年1月至2月,他在复旦大学附属中山医院接受了3次概念验证(PoC)手术,随后于2025年3月3日在复旦大学附属华山医院接受了微创BSI手术。在华山医院手术后24小时内,他就能够使用双腿了。

贾教授的团队在四小时的手术中植入了电极,并在人工智能的帮助下,在大脑和脊髓之间创建了“神经旁路”。这使得 Hayashi 成为世界上第一位利用微创 BSI 技术重新获得行走能力的完全截瘫患者。

该技术包括将两个直径仅为 1 毫米的电极头植入大脑运动皮层,并在脊髓中放置一个刺激器。人工智能算法实时解码大脑的运动意图,并向脊髓中的特定神经根发送电刺激,从而与瘫痪的肌肉建立通信联系。

贾教授团队将继续与中山医院、华山医院等机构合作,推进BSI临床研究,为全球约2000万脊髓损伤患者、仅中国374万脊髓损伤患者带来新的希望。

从:复旦AI赋能BSI让瘫痪患者行走

【编辑部评论】

脊髓损伤引起的瘫痪是一直被认为难以治疗的医学难题之一。当脊髓受损时,来自大脑的信号不再到达肌肉,导致身体功能丧失。

中国复旦大学贾福明教授团队开发的“三重集成脑脊髓接口(BSI)技术”以革命性的方法应对了这一挑战。这项技术的核心是利用人工智能的力量在大脑和脊髓之间创建一条“神经旁路”。

与传统的神经再生方法不同,该技术不会“修复”受损的神经;而是“修复”受损的神经。通过创建电子“绕道”,可以将大脑信号发送回肌肉。值得注意的是,结果在很短的时间内就出现了,仅仅在手术后24小时内。

在这次手术中,两个直径仅为1毫米的电极尖端被植入大脑的运动皮层,并且刺激器也被放置在脊髓中。它捕捉大脑的运动意图,用人工智能算法对其进行解码,并向脊髓中的特定神经根发送电刺激,从而与瘫痪的肌肉建立通信联系。

这项技术的一大挑战在于可植入人体的电极数量有限以及实时破译人体运动意图的能力。贾教授解释说:“即使病人想抬起脚,如果算法无法解读他或她的意图,或者延迟几秒钟,病人就可能摔倒。”经过近三年的努力,团队终于在算法设计上取得了突破,使他们能够实时解读大脑的行为意图。

有趣的是,这项技术不仅可以暂时恢复功能,还暗示了促进神经重塑的可能性。贾教授说,植入脊柱接口,结合三到五年的康复训练,可以重新连接和重塑患者的神经。最终,它可以使患者摆脱设备依赖。” 说。

虽然以前的许多脑机接口(BCI)技术依赖外部计算机来控制运动,但这种脑脊髓接口直接刺激休眠神经,促进神经系统重新连接的过程。虽然传统方法需要六个月才能看到结果,但这种新方法更快且侵入性更小。

如果这项技术广泛投入实际应用,将为全球约2000万脊髓损伤患者带来新的希望,仅中国就估计有374万人。

然而,截至目前,概念验证(PoC)手术已在四名患者身上获得成功,还需要进一步研究以确定长期疗效、安全性和适用性。还需要考虑与瑞士研究团队于 2023 年发布的类似技术进行比较,以及广泛采用该技术所面临的挑战(成本、对专业医疗技术的需求等)。

尽管如此,来自中国的这项技术创新仍然是神经科学和人工智能结合潜力的象征性例子。我们正在见证技术将“不可能”变为“可能”的时刻。

【术语解释】

脑脊髓接口 (BSI):
以电子方式连接大脑和脊髓的技术。它读取大脑信号并将其传输到脊髓,绕过受损的神经通路。

最小侵袭手术(MIS):
使用尽可能小的皮肤切口的手术方法。与传统手术相比,它具有疤痕更小、恢复更快的优点。

三重集成脑脊髓接口技术:
该技术由贾福明教授团队开发,被认为是一个集成了大脑信号读取、人工智能信号处理和脊髓刺激三个要素的系统。

神经旁路:
一种绕过受损神经通路传输信号的技术。通过将大脑和脊髓电连接起来,可以代替切断的神经来传输信号。

[参考链接]

复旦大学官方网站(外部)
复旦大学是中国著名大学的官方网站。提供有关教育和研究活动的信息。

[编者后记]

我们正在见证技术的发展将“不可能”变成“可能”的时刻。直到最近,从脊髓损伤引起的瘫痪中恢复还只是一个医学梦想。然而,人工智能和神经科学的结合正在将这个梦想变成现实。

如果这项技术进一步发展,也​​许有一天,那些因事故或疾病而丧失身体机能的人将能够再次按照自己的意愿活动自己的身体。这不仅意味着身体上的恢复,例如能够再次行走,还意味着精神上的恢复,这意味着重新获得自主权和尊严。

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