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8월 3일, 푸단대학교 신경조절 및 뇌-컴퓨터 인터페이스 연구센터(이하 '뇌-컴퓨터 센터')가 공식적으로 공개됐다.

푸단대학교에 따르면, 푸단대학교의 신경조절 및 뇌-컴퓨터 인터페이스 연구센터는 향후 신경조절 및 뇌-컴퓨터 인터페이스 분야에서 국가의 주요 교차 통합 전략적 요구를 충족하고 다음의 원리를 탐구하는 데 전념할 것입니다. 신경 조절 및 뇌-컴퓨터 인터페이스, 파괴적인 기술 혁신, 의료 및 건강 애플리케이션을 위한 새로운 생산성 혁신 엔진입니다.

푸단대학교 신경조절 및 뇌-컴퓨터 인터페이스 연구센터 개소식.사진 제공: 푸단대학교

3가지 주요 연구 방향, 8개 단위로 공동 구성

청각 장애인이 청력을 되찾게 하고, 시각 장애인이 시력을 되찾게 하고, 마비 환자가 독립적으로 걸을 수 있게 하고, 우울증 환자가 행복을 되찾게 하고, 장애 환자가 상상을 통해 로봇 팔을 제어할 수 있게 해주세요... 지각 회복부터 동작 제어까지, 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 인류가 이루지 못했던 꿈이 현실이 되었습니다.

인간-컴퓨터 상호작용의 혁명적인 방식인 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술은 전통적인 말초 신경과 근육을 우회하여 인간의 뇌와 외부 세계 사이에 새로운 통신 제어 채널을 직접 구축함으로써 뇌 질환을 치료하고 인간의 건강을 효과적으로 회복시킬 수 있습니다. 질병이나 외상으로 인해 운동 기능과 의사소통 능력이 상실될 가능성을 제공하며 최근에는 의료, 재활, 간호 및 기타 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

푸단대학교에 따르면, 푸단대학교는 최근 몇 년 동안 뇌-컴퓨터 인터페이스 분야의 전략적 레이아웃을 적극적으로 추진해 왔으며 현재 뇌-컴퓨터 인터페이스에 대한 가장 실현 가능한 연구 및 적용 시나리오는 심각한 의료 치료입니다. 뇌컴퓨터센터는 설립 초기에 신경조절 기전 및 이론 연구, 뇌-컴퓨터 상호작용 신경조절 기술 연구개발, 신경조절 임상 중개 연구 등 세 가지 주요 방향을 설정하고, 세 가지 주요 연결 고리를 완전히 통합했습니다. 기초 연구, 기술 연구 및 번역 응용 프로그램.

뇌컴퓨터센터는 뇌모방지능과학기술연구소를 중심으로 뇌과학번역연구소, 뇌과학연구소, 빅데이터연구소, 국가중점집적칩시스템연구소, 부속 화산 병원, 부속 소아과 병원, 부속 암 병원이 공동으로 건설했습니다.

동시에 뇌컴퓨터센터는 데이터 과학, 정보과학, 인터랙티브 칩, 시스템 통합, 임상 응용 등 과학, 공학, 의학을 통합하는 학제간 팀을 모아 학제간 장점을 최대한 활용하고 협력을 강화할 것입니다. 기초연구, 임상의학, 공학기술 등을 전공하고 학제간 주제연구팀을 구성합니다.

"이전에 많은 학자들이 자신의 기초 연구 분야에서 뇌-컴퓨터 인터페이스에 대한 연구를 수행해 왔습니다. 뇌-컴퓨터 센터가 설립되면 보다 편리한 학제간 협력 기회를 가져오고 더 많은 불꽃이 촉발될 것입니다. 재료 과학, 의학을 응축할 것입니다. 왕수옌(Wang Shouyan) 부소장은 “과학 및 기타 분야의 전문가와 학자들이 플랫폼 구축, 학술회의 조직, 학제간 장학금 마련 등을 통해 첨단 연구를 공동으로 탐구해 왔으며, 주요 국가 연구과제를 공동으로 수행해 왔다”고 말했다. 뇌 영감 지능 과학 기술 연구소의.

뇌컴퓨터센터 연구원들은 어떤 일을 하고 있나요?

Wang Shouyan은 The Paper 기자에게 1.0에서 4.0까지의 뇌-컴퓨터 인터페이스 4단계를 소개했습니다. 1.0은 뇌 읽기 단계, 즉 인간 뇌의 내부 의식을 해석하는 등 뇌 정보를 해독하는 단계이고, 2.0은 인공와우 등 외부 정보를 뇌 내부로 전달하는 뇌 쓰기 단계이다. 뇌 전기 자극 3.0은 상호 작용 단계입니다. 즉, 인간의 뇌는 기계와 상호 작용하여 뇌 신호를 실시간으로 모니터링하고 뇌 기능을 정확하게 조절합니다. 미래에 우리는 4.0 뇌-지능 융합 단계에 도달하여 의사 결정, 감정, 의식 및 기타 더 높은 수준의 뇌 인지 기능과 기계 및 환경 사이의 지능적인 상호 작용을 뇌 신호를 넘어선 수준으로 달성할 수 있습니다.

푸단 뇌과학 연구소의 연구원인 장자이(Zhang Jiayi) 팀은 시각 기능을 복원하기 위한 나노와이어 인공 광수용체 연구에 중점을 두고 있습니다. 이 연구는 뇌-컴퓨터 인터페이스 2.0의 "브레인 라이팅 단계"를 대표합니다.

장자이(Zhang Jiayi)는 시각 장애인이나 저시력자의 경우 치료가 불가능한 실명 질환의 약 40%가 망막 광수용체의 퇴화 및 세포사멸과 관련이 있다고 기자들에게 말했습니다. 광수용의 문제로 인해 망막은 광수용체 신호를 생성할 수 없고, 시각 중추에서는 시각이 형성되지 않습니다. 현재 그의 연구팀은 인공망막을 이용하여 시각중추의 인공시각신호의 부호화 및 복호화 메커니즘을 분석하여 고해상도의 인공시각을 복원할 수 있는 기술방안을 개발하고 있다.

Zhang Jiayi 팀은 완전 시각 장애인의 시력을 회복하기 위해 인공 망막을 개발했습니다. "Fudan University" WeChat 공개 계정 사진

“초기에는 비교적 고효율의 광전자재료인 산화티타늄 나노와이어를 사용해 광전변환효율과 선택적 자극이라는 두 가지 주요 문제를 해결해 인공망막의 기능을 구현했다. 앞으로도 계속 협력해 나갈 것” 재료 과학 및 임상 팀과 협력하여 더 높은 해상도의 시각 기능 재구성 및 뇌-컴퓨터 정보 상호 작용을 달성했습니다."라고 Zhang Jiayi는 말했습니다.

푸단대학교 부속 화산병원 손외과 부주치의 Qiu Yanqun은 뇌졸중, 뇌성마비 등으로 인한 편마비를 집중적으로 연구하는 팀의 일원이며 의료적 신경 전달을 사용하여 달성하는 방법을 연구하는 데 중점을 두고 있습니다. 뇌의 한 쪽이 양쪽 사지를 동시에 제어하여 영향을 받은 사지가 더 나은 운동 제어를 얻고 마비 환자가 더 나은 손-뇌 조정을 달성하도록 돕습니다.

"좌우 경추 7번 신경의 교차전위는 환자의 사지 운동 능력을 20~30점 향상시키는 데 도움이 될 수 있지만 기초가 부족한 환자의 경우 아직 개선의 여지가 많습니다. 따라서 원래의 기준으로 개선했습니다. 뇌-컴퓨터 인터페이스와 신경조절 기술의 결합은 '첨가적' 효과를 기대할 수 있다. 예를 들어 새로운 뇌-컴퓨터 인터페이스 외골격은 팔에서 뇌의 의도를 읽어 기록하고 추출할 수 있다. 신경 및 근육 신호를 정화하고 착용 가능한 외골격 및 기타 보조 장치를 사용하면 환자가 보다 유연한 사지 움직임을 달성하고 심지어 자기 관리 수준까지 달성할 수 있습니다."라고 Qiu Yanqun은 말했습니다. 자궁경부 치환 수술이 예비 임상 적용으로 개발되었습니다.

"좌우 경추 제7신경근 교차이식술". "푸단대학교" WeChat 공개 계정 사진

Qiu Yanqun은 외과의사로서 푸단대학교 신경조절 및 뇌-컴퓨터 인터페이스 연구 센터에 합류한 후 의학과 공학을 결합할 수 있는 더 나은 기회를 얻었습니다. 과학적 연구가 나선형을 이루도록 도와주세요.”

학제간 대화가 어떻게 진정으로 효과적일 수 있습니까?

Wang Shouyan에 따르면, 푸단 신경조절 및 뇌-컴퓨터 인터페이스 연구 센터의 설립은 하루아침에 이루어진 것이 아닙니다. 거의 2017년부터 아이디어가 생겨나고 있습니다. 이 기간 동안 많은 푸단 교수들이 학술 탐구와 교류에 전념해 왔습니다. 올해는 뇌-컴퓨터 인터페이스가 포괄적이고 급속한 발전의 시기에 접어들었고 연구 센터 설립이 예정되어 있습니다. 일반적인 추세.

푸단대학교 광전자공학 연구소의 젊은 연구원인 Song Enming은 푸단대학교 신경 조절 및 뇌-컴퓨터 인터페이스 연구 센터에 합류한 후 유연하고 침습적인 뇌-컴퓨터 인터페이스 분야의 연구에 계속 집중할 예정입니다. , 하드웨어 관점에서 물질적 혁신을 달성하고 전통적인 두뇌-컴퓨터 인터페이스를 극복하려는 관점에서 컴퓨터 인터페이스는 시스템 형태의 강성 및 신호 증폭의 낮은 신호 대 잡음비와 같은 문제에 직면해 있습니다.

"뇌-컴퓨터 인터페이스의 미래 추세는 뇌-컴퓨터 인터페이스의 생체 적합성을 향상해야 하며 인공 지능, 뇌 유사 지능, 신경외과 등과도 중첩되어야 합니다."라고 Song Enming은 기자들에게 그의 팀이 큰 것을 발견했다고 말했습니다. 대규모 능동형 실리콘 기반 CMOS 트랜지스터는 고밀도 뇌파 증폭 영상을 구현할 수 있다. 앞으로는 중앙 플랫폼을 기반으로 다학제간 협력을 적극적으로 추진할 예정이다.

과학 연구에서 국경 간 교차가 표준이 되었을 때, 어떻게 하면 서로 다른 분야 간의 높은 벽과 장벽을 허물고 진정으로 효과적인 대화를 이룰 수 있을까요? Wang Shouyan의 견해에 따르면, 공통의 과학적 추구와 관심에 따라 움직이는 것이 학문 간 공동 소통과 장벽 없는 의사소통의 열쇠일 수 있습니다.

"예를 들어, Fudan과 Beijing Tiantan 병원은 의식 장애가 있는 식물인간 환자의 치료에 협력하고 있습니다. 환자의 의식 여부를 어떻게 평가합니까? 이를 위해서는 EEG 신호를 사용하여 환자의 의식 수준을 모니터링하고 조절해야 합니다. EEG 신호 디코딩 및 폐쇄 루프 알고리즘은 신경 공학입니다. 연구자가 잘하는 것, 임상 문제를 해결하기 위해 전극을 이식하는 방법은 의사가 잘하는 것입니다. 양측이 협력하여 문제에 집중하고 서로에 대해 높은 수준의 관용을 유지한다면, Wang Shouyan은 1+1>2의 효과를 얻을 수 있다고 말했습니다.