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新闻中心 媒体报道 “脑脊接口”?“脑机接口”?一字之差,让截瘫患者重新行走

“脑脊接口”?“脑机接口”?一字之差,让截瘫患者重新行走

发布时间:2025-03-12 10:30:29

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2025年年初,上海复旦大学附属中山医院的无影灯下,一场见证奇迹的“神经搭桥”手术改写了医学史——两颗米粒大小的电极芯片被植入一名叫小林的34岁患者体内,竟让他瘫了两年的双腿“听懂”了大脑指令,让原本被判定为永远也站不起来的他“绝地重生”。

此后3个多月间,复旦大学科研团队又先后利用脑脊接口技术完成了3例临床概念验证手术,效果均显著。央视频、《人民日报》等主流媒体纷纷报道了这一重大突破。

如同石子投入平静的湖面,成果在全球医学界掀起了巨大的波澜。

那么,什么是脑脊接口技术?它和脑机接口有何区别?这项技术到底是黑科技还是医学革命?

小林术后12天,正在联合团队指导下开展康复训练(图片来源于复旦大学官网)

从“不可能”到“可能”,瘫痪治疗的困局与破局

在医学界,脊髓损伤导致的瘫痪一直被视为“不治之症”。当脊髓因外伤或疾病中断(duàn),大(dà)脑(nǎo)发(fā)出(chū)的(de)运(yùn)动(dòng)指(zhǐ)令(lìng)便(biàn)无(wú)法(fǎ)传(chuán)递(dì)到(dào)肢(zhī)体(tǐ),患(huàn)者(zhě)逐(zhú)渐(jiàn)失(shī)去(qù)对(duì)肌(jī)肉(ròu)的(de)控(kòng)制(zhì),甚(shén)至(zhì)可(kě)能(néng)永(yǒng)远(yuǎn)被(bèi)困(kùn)在(zài)轮(lún)椅(yǐ)上(shàng)。

据(jù)统(tǒng)计(jì),中(zhōng)国(guó)现(xiàn)存(cún)脊(jí)髓(suǐ)损(sǔn)伤(shāng)患(huàn)者(zhě)374万(wàn)人(rén),每(měi)年(nián)新(xīn)增(zēng)脊(jí)髓(suǐ)损(sǔn)伤(shāng)患(huàn)者(zhě)约(yuē)9万(wàn)人(rén)。其(qí)中许多人正值青壮年,一场意外便彻底改变了他们的人生轨迹。

脑脊接口技术,简单来说,医生在大脑和脊髓里植入一些很细小的电极,这些电极能捕捉大脑发出的“想动”的信号。然后,通过一种聪明的算(suàn)法(fǎ),把(bǎ)信(xìn)号(hào)翻(fān)译(yì)成(chéng)脊(jí)髓(suǐ)能(néng)懂(dǒng)的(de)“语(yǔ)言(yán)”,再(zài)用(yòng)电(diàn)刺(cì)激(jī)的(de)方(fāng)式传递给脊髓。这就像是用一把(bǎ)钥(yào)匙(shi)打(dǎ)开(kāi)了控制下肢运动的“锁”,让大脑的指令绕过受损的神经,直接告诉下肢“动起来”,从而让瘫痪患者重新获得行走能力。

这项技术的关键在于精准性与实时性。大脑的信号如同复杂的电波海洋,而脑脊接口技术需要在这片海洋中准确地捕捉到代表运动意图的特定波形。这不仅需要高精度的电极设备,更依赖于强大的人工智能算法。

复旦大学科研团队在全球首创的“三合一”脑脊接口技术,其特别之处就在于将大脑信号解码、电刺激优化和神经通路重建三大技术整合,形成一套高效精准的治疗体系。核心在于“稳、准、快”——团队开发的轻量级AI算法模型,如同“超级翻译器”,能快速将大脑的运动指令(如抬腿、迈步)转化为电刺激信号,传递给脊髓,确保患者肢体迅速且准确地响应,避免因延迟导致的摔倒。同时,团队利用仿真计算平台模拟人体运动,提前筛选有效电刺激参数,跳过无效参数,让患者在手术当天即可抬腿,大幅缩短了康复时间等。

脑脊接口?脑机接口?别傻傻分不清楚

“脑脊接口和脑机接口是一回事吗?”脑脊接口的新闻出来后,许多人会有这样的疑问。实际上,虽然只有“一字之差”,两者存在本质差异。

脑机接口(BCI)与脑脊接口(BSI)虽然都(dōu)以(yǐ)大脑信号为核心,但目标和路径却大相径庭。脑机接口更像是为大脑配备的“外挂”,它专注于“大脑→外部设备”的交互,让患者通过意念控制机械臂、打字甚至玩电子游戏。这种技术虽然巧妙地绕过了身体的限制,却无法直接恢复患者自身的运动功能。

相比之下,脑脊接口则致力于“大脑→脊髓→身体”的闭环重建。它不依赖外部设备,而是通过神经信号直接激活人体自身的肌肉,目标是让患者重新控制自己的双腿,真正实现“身体的自主运动”。

从技术逻辑上看,脑机接口需要将大脑信号转化为机械指令,例如将“想抬手”转化为“机械臂抬起”,中间依赖复杂的算法和外部硬件,仿佛是在大脑与身体之间开辟了一条“绕路”的通道。而脑脊接口则更接近于“修复断裂的神经高速公路”。它通过植入电极,在受损的脊髓区域上方(脑)和下方(脊髓)架设“信号中转站”,让大脑指令直达下肢神经,实现自然行走,如同在受损的神经通路上重新搭建了一座桥梁。

在侵入性与适用人群方面,脑机接口既有非侵入式(头戴设备),也有侵入式(植入电极),功能偏向“替代”或“增强”。而脑脊接口则必须通过手术植入设备,但它的优势在于恢复原生功能,更适合脊髓不完全损伤、肌肉未萎缩的患者。

如果用一句话来总结,脑机接口是“人与机器的对话”,拓展能力边(biān)界(jiè);脑(nǎo)脊(jí)接(jiē)口(kǒu)则(zé)是(shì)“人(rén)与(yǔ)自(zì)己(jǐ)身(shēn)体(tǐ)的(de)对(duì)话(huà)”,修(xiū)复(fù)生(shēng)命(mìng)本(běn)能(néng)。

未(wèi)来(lái)两(liǎng)者(zhě)会(huì)结(jié)合(hé)吗(ma)?完(wán)全可(kě)能(néng)!例(lì)如(rú)用(yòng)BCI控(kòng)制(zhì)外(wài)骨(gǔ)骼(gé)辅(fǔ)助(zhù)行(xíng)走(zǒu),同(tóng)时(shí)用(yòng)BSI激(jī)活(huó)自(zì)身(shēn)肌(jī)肉(ròu),实(shí)现(xiàn)双(shuāng)重(zhòng)康(kāng)复(fù)。

小林术后第一次随访(图片来源于(yú)复(fù)旦(dàn)大(dà)学(xué)官(guān)网(wǎng))

从(cóng)“信(xìn)号(hào)中(zhōng)转(zhuǎn)站(zhàn)”到(dào)“舍(shě)筏(fá)登(dēng)岸(àn)”,脑(nǎo)脊(jí)接(jiē)口(kǒu)未(wèi)来(lái)可(kě)期

通过4小时左右的微创手术,当(dāng)两(liǎng)个(gè)直(zhí)径仅(jǐn)1毫(háo)米左右的电极芯片被精准地植入小林的运动脑区与脊髓硬膜外时,一场生命的奇迹正在悄然上演。

术后第1天,沉睡(shuì)多(duō)年(nián)的(de)右(yòu)腿(tuǐ)肌(jī)群(qún)出(chū)现(xiàn)微(wēi)弱(ruò)颤(chàn)动(dòng);第(dì)3天(tiān),大(dà)脑(nǎo)指(zhǐ)令(lìng)首(shǒu)次(cì)驱(qū)动(dòng)双(shuāng)下(xià)肢(zhī)同(tóng)步(bù)运(yùn)动(dòng);第(dì)10天(tiān),患(huàn)者(zhě)实(shí)现(xiàn)自(zì)主控(kòng)制(zhì)双(shuāng)侧(cè)下(xià)肢(zhī)跨(kuà)步(bù)行(xíng)走(zǒu);第(dì)49天(tiān),小(xiǎo)林(lín)已(yǐ)经(jīng)可(kě)以(yǐ)在(zài)悬(xuán)吊(diào)下(xià)实(shí)现(xiàn)独(dú)立(lì)使(shǐ)用(yòng)助(zhù)步(bù)器(qì)行(xíng)走(zǒu)——这(zhè)一(yī)系(xì)列(liè)看(kàn)似(shì)不(bù)可(kě)思(sī)议(yì)的(de)进(jìn)展(zhǎn)背(bèi)后(hòu),是(shì)中(zhōng)国(guó)科(kē)学(xué)家(jiā)十(shí)年(nián)磨(mó)一(yī)剑(jiàn)的(de)坚(jiān)持(chí),为(wèi)脊(jí)髓(suǐ)损(sǔn)伤(shāng)治(zhì)疗(liáo)开(kāi)辟(pì)了(le)一(yī)条(tiáo)全新(xīn)的(de)赛(sài)道(dào)。

更(gèng)令(lìng)人(rén)振(zhèn)奋(fèn)的(de)是(shì),复(fù)旦(dàn)大(dà)学(xué)团(tuán)队(duì)还(hái)在(zài)受(shòu)试(shì)者(zhě)身(shēn)上(shàng)观(guān)察(chá)到(dào)了(le)脑(nǎo)脊(jí)接(jiē)口(kǒu)对(duì)神(shén)经(jīng)重(zhòng)塑(sù)的(de)作(zuò)用(yòng)——小(xiǎo)林(lín)在(zài)术(shù)后(hòu)不(bù)到(dào)两(liǎng)周(zhōu),就(jiù)表(biǎo)现(xiàn)出(chū)了(le)神(shén)经(jīng)重(zhòng)塑(sù)效(xiào)果(guǒ)。

“如(rú)果(guǒ)通(tōng)过(guò)植(zhí)入(rù)脑(nǎo)脊(jí)接(jiē)口(kǒu),加(jiā)上(shàng)三(sān)五(wǔ)年(nián)的(de)康(kāng)复(fù)训(xun)练(liàn),患(huàn)者(zhě)的(de)神(shén)经(jīng)有(yǒu)望(wàng)重(zhòng)新(xīn)连(lián)接(jiē)、得(de)到(dào)重(zhòng)塑(sù),最(zuì)终(zhōng)我(wǒ)们(men)可(kě)能(néng)会(huì)让(ràng)患(huàn)者(zhě)摆(bǎi)脱(tuō)设(shè)备(bèi),而(ér)不(bù)是(shì)终(zhōng)身(shēn)依(yī)赖(lài)它(tā)。”科(kē)研(yán)成(chéng)员(yuán)认(rèn)为(wèi),“舍(shě)筏(fá)登(dēng)岸(àn),这(zhè)才(cái)是(shì)最(zuì)好(hǎo)的(de)脑(nǎo)脊(jí)接(jiē)口(kǒu)技术。”

进一步(bù)观(guān)察(chá),了(le)解(jiě)其(qí)重(zhòng)塑(sù)背(bèi)后(hòu)机(jī)制(zhì)。脑脊接(jiē)口(kǒu)的(de)未(wèi)来(lái)之(zhī)路或(huò)许(xǔ)漫(màn)漫(màn),但(dàn)未(wèi)来(lái)可(kě)期(qī)。

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