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El 3 de agosto, se inauguró oficialmente el Centro de Investigación de Neuromodulación e Interfaz Cerebro-Computadora de la Universidad de Fudan (en adelante, el "Centro Cerebro-Computadora").

Según la Universidad de Fudan, el Centro de Investigación de Neuromodulación e Interfaz Cerebro-Computadora de la Universidad de Fudan se comprometerá a atender las principales necesidades estratégicas de integración cruzada del país en los campos de la neuromodulación y la interfaz cerebro-computadora en el futuro, creando la exploración de los principios de la neuromodulación y interfaz cerebro-computadora, avances tecnológicos disruptivos y un nuevo motor de innovación de productividad para aplicaciones médicas y de salud.

La ceremonia de inauguración del Centro de Investigación de Interfaz Cerebro-Computadora y Neuromodulación de la Universidad de Fudan.Foto cortesía de la Universidad de Fudan

Tres grandes direcciones de investigación, co-construidas por 8 unidades

Deje que las personas sordas recuperen la audición, que los ciegos recuperen la vista, que los pacientes paralizados caminen de forma independiente, que los pacientes con depresión recuperen la felicidad y que los pacientes discapacitados controlen brazos robóticos a través de la imaginación... Desde la reparación de la percepción hasta el control del movimiento, la tecnología de interfaz cerebro-computadora puede permitir El sueño de la humanidad, alguna vez inalcanzable, se ha convertido en una realidad.

Como método revolucionario de interacción persona-computadora, la tecnología de interfaz cerebro-computadora pasa por alto los nervios y músculos periféricos tradicionales y establece directamente un nuevo canal de control de comunicación entre el cerebro humano y el mundo exterior. Puede tratar enfermedades cerebrales y restaurar eficazmente la salud de las personas. Enfermedades Proporciona la posibilidad de que la función motora y la capacidad de comunicación se pierdan debido a un trauma o trauma. En los últimos años, se ha utilizado ampliamente en el tratamiento médico, la rehabilitación, la enfermería y otros campos.

Según la Universidad de Fudan, en los últimos años la Universidad de Fudan ha promovido activamente el diseño estratégico en el campo de la interfaz cerebro-computadora, el escenario de investigación y aplicación más práctico de la interfaz cerebro-computadora es el tratamiento médico serio. Al comienzo de su creación, el Centro Cerebro-Computadora estableció tres direcciones principales: investigación sobre teorías y mecanismos de regulación neuronal, investigación y desarrollo de tecnología de neuromodulación interactiva cerebro-computadora e investigación de traducción clínica sobre neuromodulación, integrando completamente los tres vínculos principales de investigación básica, investigación técnica y aplicaciones traslacionales.

El Brain-Computer Center se basa en el Instituto de ciencia y tecnología de inteligencia inspiradas en el cerebro y coopera con el Brain Science Translation Research Institute, el Brain Science Research Institute, el Big Data Institute, el National Key Laboratory of Integrated Chips and Systems, el El Hospital Afiliado de Huashan, el Hospital de Pediatría Afiliado y el Hospital de Cáncer Afiliado lo construyeron conjuntamente.

Al mismo tiempo, el Brain-Computer Center reúne equipos interdisciplinarios que integran ciencia, ingeniería y medicina, como ciencia de datos, ciencia de la información, chips interactivos, integración de sistemas y aplicaciones clínicas. Aprovechará al máximo sus ventajas interdisciplinarias y fortalecerá la cooperación. en investigación básica, medicina clínica y tecnología de ingeniería, y crear un equipo de investigación de materias interdisciplinario.

"Muchos académicos han realizado anteriormente investigaciones sobre interfaces cerebro-computadora en sus propios campos de investigación básica. Después del establecimiento del Centro Cerebro-Computadora, brindará oportunidades de cooperación interdisciplinaria más convenientes y estimulará más chispas. Condensará la ciencia de los materiales y la medicina. , psicología y ciencias del cerebro. Expertos y académicos en ciencias y otros campos han explorado conjuntamente investigaciones de vanguardia mediante la construcción de plataformas, la organización de conferencias académicas o el establecimiento de becas interdisciplinarias, y han emprendido conjuntamente importantes tareas de investigación a nivel nacional. "Director de Neuromodulación y Cerebro. -Centro de Investigación de Interfaz de Computadora de la Universidad de Fudan, dijo Wang Shouyan, subdirector del Instituto de Ciencia y Tecnología de Inteligencia Inspiradas en el Cerebro.

¿Qué están haciendo los investigadores del Brain Computer Center?

Wang Shouyan presentó las cuatro etapas de la interfaz cerebro-computadora de 1.0 a 4.0 al reportero de The Paper. 1.0 es la etapa de lectura del cerebro, es decir, decodificar información del cerebro, como la interpretación de la conciencia interna en el cerebro humano; 2.0 es la etapa de escritura del cerebro, que transmite información externa al interior del cerebro, como los implantes cocleares y estimulación eléctrica cerebral; 3.0 es la etapa interactiva, es decir, el cerebro humano interactúa con las máquinas, monitoreando las señales cerebrales en tiempo real y regulando con precisión las funciones cerebrales. En el futuro, podemos alcanzar la etapa de fusión cerebro-inteligencia 4.0, logrando una interacción inteligente entre la toma de decisiones, las emociones, la conciencia y otras funciones cognitivas cerebrales de nivel superior con las máquinas y el entorno a un nivel más allá de las señales cerebrales.

El equipo de Zhang Jiayi, investigador del Instituto Fudan de Ciencias del Cerebro, se centra en la investigación de fotorreceptores artificiales de nanocables para restaurar la función visual. Esta investigación es representativa de la "etapa de escritura cerebral" de la interfaz cerebro-computadora 2.0.

Zhang Jiayi dijo a los periodistas que para las personas ciegas o con baja visión, alrededor del 40% de las enfermedades que causan ceguera incurables están relacionadas con la degeneración y la apoptosis de los fotorreceptores de la retina. Debido a un problema con la fotorrecepción, la retina no puede producir señales de fotorreceptores y la visión no se puede formar en el centro visual. Actualmente, su equipo está utilizando retina artificial para analizar el mecanismo de codificación y decodificación de señales visuales artificiales en el centro visual, desarrollando así vías técnicas que puedan restaurar la visión artificial de mayor resolución.

El equipo de Zhang Jiayi desarrolla retina artificial para devolver la vista a pacientes completamente ciegos Imagen de la cuenta pública de WeChat de la "Universidad de Fudan"

"En la etapa inicial, utilizamos nanocables de óxido de titanio, un material optoelectrónico de eficiencia relativamente alta, para resolver los dos problemas principales de la eficiencia de conversión fotoeléctrica y la estimulación selectiva para realizar la función de la retina artificial. En el futuro, continuaremos cooperando con los equipos clínicos y de ciencia de materiales para lograr una reconstrucción de la función visual de mayor resolución y una interacción de la información entre el cerebro y la computadora", dijo Zhang Jiayi.

Qiu Yanqun, médico jefe adjunto del Departamento de Cirugía de la Mano del Hospital Huashan afiliado a la Universidad de Fudan, es parte de un equipo que se centra en la hemiplejía causada por accidente cerebrovascular, parálisis cerebral, etc., y se centra en investigar cómo utilizar la transferencia médica de nervios para lograr un lado del cerebro para controlar ambas extremidades al mismo tiempo, lo que permite que la extremidad afectada obtenga un mejor control motor y ayuda a los pacientes paralizados a lograr una mejor coordinación mano-cerebro.

"La transposición cruzada de los séptimos nervios cervicales izquierdo y derecho puede ayudar a los pacientes a mejorar la capacidad de movimiento de sus extremidades entre 20 y 30 puntos, pero los pacientes con bases deficientes todavía tienen mucho margen de mejora. Por lo tanto, hemos mejorado sobre la base original. para permitir que el séptimo nervio cervical. Se espera que la combinación de interfaz cerebro-computadora y tecnología de neuromodulación logre un efecto "aditivo". Por ejemplo, un nuevo exoesqueleto de interfaz cerebro-computadora puede leer las intenciones del cerebro desde el brazo y registrar, extraer y Purificar las señales nerviosas y musculares, complementadas con exoesqueletos portátiles y otras ayudas, permiten a los pacientes lograr movimientos más flexibles de las extremidades e incluso alcanzar el nivel de autocuidado ", dijo Qiu Yanqun, que actualmente es el primer dispositivo de asistencia protésica biónica personalizada del mundo combinado con. Se ha desarrollado la cirugía de desplazamiento cervical.

"Cirugía de transferencia cruzada de la raíz del séptimo nervio cervical derecho e izquierdo". Imagen de la cuenta pública de WeChat de la "Universidad de Fudan"

En opinión de Qiu Yanqun, como cirujano, después de unirse al Centro de Investigación de Neuromodulación e Interfaz Cerebro-Computadora de la Universidad de Fudan, ha obtenido mejores oportunidades para combinar la medicina y la ingeniería: "Comenzamos desde la clínica, realizamos investigaciones de conocimientos básicos y luego las transferimos. a la clínica. Ayudar a que la investigación científica forme una espiral”.

¿Cómo puede ser verdaderamente eficaz el diálogo interdisciplinario?

Según Wang Shouyan, el establecimiento del Centro de Investigación de Interfaz Cerebro-Computadora y Neuromodulación de Fudan no se produjo de la noche a la mañana. Las ideas se han estado gestando casi desde 2017. Durante este período, muchos profesores de Fudan se han comprometido con la exploración y el intercambio académico. Este año, la interfaz cerebro-computadora ha entrado en un período de desarrollo rápido e integral, y se está estableciendo un centro de investigación. la tendencia general.

Después de que Song Enming, un joven investigador del Instituto de Optoelectrónica de la Universidad de Fudan, se una al Centro de Investigación de Regulación Neural e Interfaz Cerebro-Computadora de la Universidad de Fudan, continuará centrándose en su investigación en el campo de las interfaces cerebro-computadora flexibles e invasivas. , con miras a lograr avances materiales desde la perspectiva del hardware y superar las interfaces tradicionales cerebro-computadora. La interfaz de la computadora enfrenta problemas como la rigidez de la forma del sistema y la baja relación señal-ruido de la amplificación de la señal.

"La tendencia futura de las interfaces cerebro-computadora debe mejorar la biocompatibilidad de las interfaces cerebro-computadora, y también debe superponerse con la inteligencia artificial, la inteligencia similar al cerebro, la neurocirugía, etc.", dijo Song Enming a los periodistas, su equipo ha descubierto grandes cosas. Los transistores CMOS activos de silicio a escala pueden lograr imágenes de amplificación EEG de alta densidad. En el futuro, llevaremos a cabo activamente una cooperación multidisciplinaria basada en la plataforma central.

Cuando las intersecciones transfronterizas se convierten en la norma en la investigación científica, ¿cómo derribar los altos muros y barreras entre diferentes disciplinas y lograr un diálogo verdaderamente efectivo? En opinión de Wang Shouyan, estar impulsado por actividades e intereses científicos comunes puede ser la clave para una comunicación conjunta interdisciplinaria y sin barreras.

"Por ejemplo, Fudan y el Hospital Tiantan de Beijing están cooperando en el tratamiento de pacientes vegetativos con trastornos de la conciencia. ¿Cómo evaluar si el paciente está consciente? Esto requiere el uso de señales de EEG para monitorear y regular el nivel de conciencia del paciente. Decodificación de señales de EEG y Los algoritmos de circuito cerrado son neuroingeniería. En lo que son buenos los investigadores y en cómo implantar electrodos para resolver problemas clínicos es en lo que son buenos los médicos. Si ambas partes trabajan juntas para centrarse en el problema y mantener un alto grado de tolerancia mutua, lo harán. Puede lograr el efecto de 1+1>2", dijo Wang Shouyan.