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Le 3 août, le Centre de recherche sur la neuromodulation et l’interface cerveau-ordinateur de l’Université Fudan (ci-après dénommé le « Centre cerveau-ordinateur ») a été officiellement inauguré.

Selon l'Université de Fudan, le Centre de recherche sur la neuromodulation et l'interface cerveau-ordinateur de l'Université de Fudan s'engagera à l'avenir à répondre aux principaux besoins stratégiques d'intégration croisée du pays dans les domaines de la neuromodulation et de l'interface cerveau-ordinateur, et à explorer les principes de la neuromodulation et l'interface cerveau-ordinateur, les avancées technologiques de rupture et un nouveau moteur d'innovation en matière de productivité pour les applications médicales et de santé.

La cérémonie d’ouverture du Centre de recherche sur la neuromodulation et l’interface cerveau-ordinateur de l’Université Fudan.Photo gracieuseté de l'Université de Fudan

Trois grands axes de recherche, co-construits par 8 unités

Laissez les sourds retrouver l'audition, laissez les aveugles retrouver la vue, laissez les patients paralysés marcher de manière autonome, laissez les patients dépressifs retrouver le bonheur et permettez aux patients handicapés de contrôler des bras robotiques grâce à leur imagination... De la réparation de la perception au contrôle des mouvements, technologie d'interface cerveau-ordinateur peut permettre Le rêve autrefois inaccessible de l'humanité est devenu une réalité.

En tant que moyen révolutionnaire d'interaction homme-machine, la technologie d'interface cerveau-ordinateur contourne les nerfs et les muscles périphériques traditionnels et établit directement un nouveau canal de contrôle de communication entre le cerveau humain et le monde extérieur. Elle peut traiter les maladies cérébrales et restaurer efficacement la santé des personnes. maladies. Il offre la possibilité d'une perte de fonction motrice et de capacité de communication en raison d'un traumatisme ou d'un traumatisme. Ces dernières années, il a été largement utilisé dans le traitement médical, la réadaptation, les soins infirmiers et d'autres domaines.

Selon l'Université de Fudan, l'Université de Fudan a activement promu la conception stratégique dans le domaine de l'interface cerveau-ordinateur ces dernières années, le scénario de recherche et d'application le plus réalisable en matière d'interface cerveau-ordinateur est actuellement un traitement médical sérieux. Au début de sa création, le Centre Cerveau-Ordinateur a établi trois orientations majeures : la recherche sur les mécanismes et théories de la régulation neuronale, la recherche et le développement de technologies de neuromodulation interactive cerveau-ordinateur et la recherche translationnelle clinique sur la neuromodulation, intégrant pleinement les trois maillons majeurs de recherche fondamentale, recherche technique et applications translationnelles.

Le Brain-Computer Center s'appuie sur l'Institut des sciences et technologies de l'intelligence inspirée du cerveau et coopère avec le Brain Science Translation Research Institute, le Brain Science Research Institute, le Big Data Institute, le National Key Laboratory of Integrated Chips and Systems, le L'hôpital affilié de Huashan, l'hôpital de pédiatrie affilié et l'hôpital de cancérologie affilié ont construit 8 unités conjointement.

Dans le même temps, le Brain-Computer Center rassemble des équipes interdisciplinaires intégrant la science, l'ingénierie et la médecine telles que la science des données, la science de l'information, les puces interactives, l'intégration de systèmes et les applications cliniques. Il fera pleinement valoir ses avantages interdisciplinaires et renforcera la coopération. en recherche fondamentale, en médecine clinique et en technologie de l'ingénierie, et créer une équipe de recherche interdisciplinaire sur le sujet.

« De nombreux chercheurs ont déjà mené des recherches sur les interfaces cerveau-ordinateur dans leurs propres domaines de recherche fondamentale. Après la création du Brain-Computer Center, il apportera des opportunités de coopération interdisciplinaire plus pratiques et stimulera davantage d'étincelles. Il condensera la science des matériaux, la médecine , la psychologie et les sciences du cerveau. Des experts et des universitaires en sciences et dans d'autres domaines ont exploré conjointement la recherche de pointe en créant des plateformes, en organisant des conférences universitaires ou en établissant des bourses interdisciplinaires, et ont entrepris conjointement d'importantes tâches de recherche nationales. " Directeur du département Neuromodulation et Cerveau. -Centre de recherche sur les interfaces informatiques de l'Université de Fudan, a déclaré Wang Shouyan, directeur adjoint de l'Institut des sciences et technologies de l'intelligence inspirée du cerveau.

Que font les chercheurs du Brain Computer Center ?

Wang Shouyan a présenté les quatre étapes de l'interface cerveau-ordinateur de 1.0 à 4.0 au journaliste du Paper. 1.0 est l'étape de lecture cérébrale, c'est-à-dire le décodage des informations cérébrales, comme l'interprétation de la conscience interne dans le cerveau humain ; 2.0 est l'étape d'écriture cérébrale, qui transmet des informations externes à l'intérieur du cerveau, telles que les implants cochléaires et la stimulation électrique cérébrale ; 3.0 est l'étape interactive, c'est-à-dire que le cerveau humain interagit avec les machines, surveillant les signaux cérébraux en temps réel et régulant avec précision les fonctions cérébrales. À l’avenir, nous pourrions atteindre le stade de fusion cerveau-intelligence 4.0, permettant une interaction intelligente entre la prise de décision, les émotions, la conscience et d’autres fonctions cognitives cérébrales de niveau supérieur avec les machines et l’environnement à un niveau au-delà des signaux cérébraux.

L’équipe de Zhang Jiayi, chercheur à l’Institut Fudan des sciences du cerveau, se concentre sur la recherche de photorécepteurs artificiels à nanofils pour restaurer la fonction visuelle. Cette recherche est représentative de la « phase d’écriture cérébrale » de l’interface cerveau-ordinateur 2.0.

Zhang Jiayi a déclaré aux journalistes que chez les personnes aveugles ou malvoyantes, environ 40 % des maladies cécitantes incurables sont liées à la dégénérescence et à l'apoptose des photorécepteurs rétiniens. En raison d’un problème de photoréception, la rétine ne peut pas produire de signaux photorécepteurs et la vision ne peut pas se former dans le centre visuel. Actuellement, son équipe utilise la rétine artificielle pour analyser le mécanisme de codage et de décodage des signaux visuels artificiels dans le centre visuel, développant ainsi des voies techniques permettant de restaurer une vision artificielle à plus haute résolution.

L'équipe de Zhang Jiayi développe une rétine artificielle pour redonner la vue aux patients complètement aveugles "Université Fudan" Photo du compte public WeChat

« Au début, nous avons utilisé des nanofils d'oxyde de titane, un matériau optoélectronique relativement efficace, pour résoudre les deux problèmes majeurs de l'efficacité de la conversion photoélectrique et de la stimulation sélective afin de réaliser la fonction de la rétine artificielle. Nous continuerons à coopérer avec la science des matériaux. et les équipes cliniques à l'avenir pour parvenir à une reconstruction de la fonction visuelle et à une interaction des informations cerveau-ordinateur à plus haute résolution », a déclaré Zhang Jiayi.

Qiu Yanqun, médecin-chef adjoint du département de chirurgie de la main de l'hôpital de Huashan affilié à l'université de Fudan, fait partie d'une équipe qui se concentre sur l'hémiplégie causée par un accident vasculaire cérébral, la paralysie cérébrale, etc., et se concentre sur la recherche sur la façon d'utiliser le transfert nerveux médical pour atteindre un côté du cerveau pour contrôler les deux membres en même temps, afin que le membre affecté puisse obtenir un meilleur contrôle moteur et aider les patients paralysés à obtenir une meilleure coordination main-cerveau.

"La transposition croisée des septième nerfs cervicaux gauche et droit peut aider les patients à améliorer la capacité de mouvement de leurs membres de 20 à 30 points, mais les patients ayant de mauvaises fondations ont encore beaucoup à faire. Par conséquent, nous avons amélioré la base initiale. pour permettre au septième nerf cervical de La combinaison de l'interface cerveau-ordinateur et de la technologie de neuromodulation devrait produire un effet « additif ». Par exemple, le nouvel exosquelette de l'interface cerveau-ordinateur peut lire les intentions du cerveau à partir du bras et enregistrer, extraire et. purifier les signaux nerveux et musculaires, complétés par des exosquelettes portables et d'autres aides, permettent aux patients d'obtenir des mouvements de membres plus flexibles et même d'atteindre le niveau de soins personnels ", a déclaré Qiu Yanqun, qui est actuellement le premier dispositif d'assistance prothétique bionique personnalisé au monde combiné avec. La chirurgie de déplacement cervical a été développée.

"Chirurgie de transfert croisé de septième racine nerveuse cervicale droite et gauche". Photo du compte public WeChat de l'Université Fudan

Selon Qiu Yanqun, en tant que chirurgien, après avoir rejoint le Centre de recherche sur la neuromodulation et l'interface cerveau-ordinateur de l'Université de Fudan, il a obtenu de meilleures opportunités de combiner médecine et ingénierie : « Nous commençons par la clinique, menons des recherches de connaissances fondamentales, puis transférons. à la clinique. Aidez la recherche scientifique à former une spirale.

Comment le dialogue interdisciplinaire peut-il être réellement efficace ?

Selon Wang Shouyan, la création du Centre de recherche Fudan sur la neuromodulation et l'interface cerveau-ordinateur ne s'est pas produite du jour au lendemain. Les idées germent presque depuis 2017. Au cours de cette période, de nombreux professeurs de Fudan se sont engagés dans l'exploration et les échanges académiques. Cette année, l'interface cerveau-ordinateur est entrée dans une période de développement global et rapide, et la création d'un centre de recherche est en cours. la tendance générale.

Après que Song Enming, jeune chercheur à l'Institut d'optoélectronique de l'Université de Fudan, ait rejoint le Centre de recherche sur la régulation neuronale et les interfaces cerveau-ordinateur de l'Université de Fudan, il continuera à se concentrer sur ses recherches dans le domaine des interfaces cerveau-ordinateur flexibles et invasives. , en vue de réaliser des percées matérielles du point de vue matériel et de surmonter les interfaces cerveau-ordinateur traditionnelles. L'interface informatique est confrontée à des problèmes tels que la rigidité de la forme du système et le faible rapport signal/bruit de l'amplification du signal.

"La tendance future des interfaces cerveau-ordinateur doit améliorer la biocompatibilité des interfaces cerveau-ordinateur, et elle doit également se chevaucher avec l'intelligence artificielle, l'intelligence cérébrale, la neurochirurgie, etc.", a déclaré Song Enming aux journalistes. Les transistors CMOS actifs à base de silicium à grande échelle peuvent réaliser une imagerie d'amplification EEG haute densité. À l'avenir, nous mènerons activement une coopération multidisciplinaire basée sur la plate-forme centrale.

Alors que les croisements transfrontaliers deviennent la norme dans la recherche scientifique, comment faire tomber les murs et les barrières entre les différentes disciplines et parvenir à un véritable dialogue efficace ? Selon Wang Shouyan, être motivé par des activités et des intérêts scientifiques communs peut être la clé d’une communication interdisciplinaire commune et sans obstacles.

« Par exemple, Fudan et l'hôpital Tiantan de Pékin coopèrent sur le traitement des patients végétatifs présentant des troubles de la conscience. Comment évaluer si le patient est conscient ? Cela nécessite l'utilisation de signaux EEG pour surveiller et réguler le niveau de conscience du patient. Les algorithmes en boucle fermée sont de la neuro-ingénierie. Ce dans quoi les chercheurs sont bons et comment implanter des électrodes pour résoudre des problèmes cliniques est ce dans quoi les médecins sont bons. Si les deux parties travaillent ensemble pour se concentrer sur le problème et maintenir un haut degré de tolérance l'une envers l'autre, elles le font. peut obtenir l'effet 1+1>2", a déclaré Wang Shouyan. .