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simplemente implantando chips de electrodos en el cerebro y la médula espinal y construyendo un "bypass nervioso" entre el cerebro y la médula espinal, es posible que los pacientes paralizados recuperen el control independiente de sus músculos y recuperen la capacidad de pararse y caminar en sus extremidades inferiores. .

el 5 de octubre, un periodista de the paper (www.thepaper.cn) supo en la universidad de fudan que un equipo de jóvenes profesores del instituto fudan de ciencia y tecnología de inteligencia inspiradas en el cerebro y fumin desarrollaron una nueva generación de interfaz cerebroespinal implantable para pacientes. con lesiones de la médula espinal. equipo que brinda esperanza a los pacientes con lesiones de la médula espinal que pueden pararse y caminar. recientemente, el proyecto relacionado "desarrollo de tecnologías y sistemas clave para interfaces cerebro-espinal implantables" se destacó entre aproximadamente 1.400 participantes y ganó el concurso nacional de innovación en tecnología disruptiva de 2024. se espera que el primer ensayo clínico se lleve a cabo al final del año. año.

con la implantación de electrodos mínimamente invasivos, los pacientes paralizados pueden caminar sin problemas

como "autopista de información" que conecta el cerebro y el sistema nervioso periférico, si la médula espinal está dañada, las instrucciones del cerebro no pueden transmitirse a los músculos y el paciente pierde la capacidad de moverse de forma independiente. como hacerlesión de la médula espinalrestaurar la capacidad de movimiento de los pacientes paralizados siempre ha sido un problema importante en la comunidad médica.

debido a la irreversibilidad del daño a los nervios, los tratamientos actuales para pacientes con lesión de la médula espinal tienen una eficacia limitada. hasta hace pocos años, los estudios han confirmado que la estimulación eléctrica epidural de la médula espinal puede reactivar la actividad neuromuscular y promover significativamente la rehabilitación motora después de una lesión de la médula espinal. en 2023, el equipo del dr. grégoire courtine de la escuela politécnica federal de lausana en suiza llevó a cabo una investigación. en las interfaces cerebroespinales, decodifica las señales cerebrales y estimula eléctricamente las áreas relevantes de las extremidades inferiores de la médula espinal, conectando las vías neuronales del cerebro y la médula espinal, lo que permite a los pacientes con cuadriplejía caminar de forma autónoma e incluso remodela las sinapsis en las áreas de lesión de la médula espinal. permitir a los pacientes caminar sin estimulación. capacidad de controlar voluntariamente los músculos paralizados.

aunque el equipo suizo ha verificado inicialmente la posibilidad de la interfaz cerebroespinal para lograr la recuperación funcional en pacientes con lesión de la médula espinal, todavía existen muchas deficiencias en aspectos como la decodificación del movimiento eléctrico del cerebro, la reconstrucción personalizada de las raíces de los nervios espinales, la integración del sistema y la aplicación clínica. en respuesta a estos problemas, el equipo de jiafumin llevó a cabo la investigación y el desarrollo de una nueva generación de tecnología de interfaz cerebro-espinal, que tiene las características de "alta precisión, alto rendimiento, alta integración y baja latencia".

cómo estimular con precisión las raíces de los nervios espinales y activar alternativamente los grupos de músculos correspondientes de las extremidades inferiores para reconstruir la marcha es el primer desafío central. para abordar este problema, el equipo de jia fumin utilizó el equipo de imágenes por resonancia magnética 3t del centro de imágenes de zhangjiang para diseñar de manera innovadora un esquema de imágenes que incluye múltiples secuencias de escaneo y construyó un modelo de algoritmo de reconstrucción automatizado basado en etiquetas artificiales para capturar con precisión la estructura de la raíz del nervio espinal. del segmento lumbosacro. recientemente se han abierto los datos relevantes y el modelo individualizado de raíz del nervio espinal generado, lo que brinda apoyo a los expertos en el campo de la rehabilitación neurológica para llevar a cabo investigaciones básicas sobre la neurorregulación de la médula espinal.

modelo 3d de reconstrucción de imágenes de raíces nerviosas espinales. las imágenes de este artículo son todas de "universidad de fudan"cuenta oficial de wechat

además, el proceso de caminar ideal requiere optimización y ajuste en tiempo real de los parámetros de estimulación espaciotemporal de la médula espinal en función de los resultados del movimiento de la postura de las extremidades inferiores, lo que requiere un seguimiento de la marcha en tiempo real. el equipo de jiafumin utiliza tecnologías multimodales como captura de movimiento por infrarrojos, electromiografía, sensores inerciales y almohadillas de presión plantar para desarrollar una marcha saludable y varios conjuntos de datos de marcha anormal, y establecer modelos de algoritmos para lograr poblaciones cruzadas, modalidades cruzadas y - tipo de seguimiento de alto rendimiento de la trayectoria continua de la marcha, sentando las bases para la tecnología de interfaz cerebro-espinal.

monitoreo multimodal en tiempo real de la trayectoria de la marcha.

la solución de interfaz cerebro-espinal existente adopta un modelo de implantación de múltiples dispositivos, que requiere la implantación de dos dispositivos de adquisición de eeg en la corteza motora izquierda y derecha del cerebro y un dispositivo de estimulación de la médula espinal en la médula espinal. el equipo de jiafumin propuso un plan de diseño de sistema "tres en uno", que integra tres dispositivos en un microdispositivo implantable craneal, que no sólo reduce las heridas postoperatorias del paciente, sino que también permite la integración de la recolección y la estimulación, lo que permite al paciente el movimiento se controla de forma independiente en un circuito cerrado. esta solución puede transferir el proceso de decodificación desde fuera del cuerpo al cuerpo, mejorar la estabilidad y eficiencia de la recolección de señales eeg y, en última instancia, lograr una velocidad de decodificación y una salida de instrucciones de estimulación de 100 milisegundos; el tiempo de reacción de una persona normal es de aproximadamente 200 milisegundos. , lo que significa que en el futuro, los pacientes con lesiones de la médula espinal tendrán una marcha más natural y suave.

diez años de afilar la espada, "avanzando sigilosamente" ante los problemas del mundo

de 2010 a 2020, como uno de los miembros principales del centro nacional de investigación de ingeniería para neuromodulación dirigido por el académico li luming, jia fumin participó en la investigación, el desarrollo y la transformación clínica de la primera generación de equipos de neuromodulación implantables de mi país, y bajo la dirección del académico li luming, desarrolló el primer marcapasos cerebral de frecuencia variable que resuelve el problema clínico del control de los complejos síntomas de la enfermedad de parkinson. como alguien que ha sido testigo de todo el proceso de la industria de la neuromodulación de mi país, desde el "seguimiento", el "paralelo" hasta el "liderazgo", jia fumin tiene un profundo conocimiento de las dificultades que implica transformar las necesidades clínicas en resultados de investigación científica.

"en la vida, debes elegir hacer cosas difíciles y correctas, y escribir tu tesis sobre la patria". profundamente influenciado por este concepto, jia fumin centró su atención en el campo de la investigación de la interfaz cerebro-espinal, que también es un "mundo". problema", con la esperanza de traer el pasado a un primer plano. experiencia aplicada a pacientes con lesión medular.

el "informe de la encuesta de 2023 sobre la calidad de vida y la carga de enfermedad de las personas con lesión de la médula espinal en china" muestra que hay 3,74 millones de pacientes con lesión de la médula espinal en china, y cada año se agregan alrededor de 90.000 nuevos pacientes con lesión de la médula espinal. "si los pacientes paralizados pueden ponerse de pie, será un gran avance de 0 a 1". sin embargo, no es fácil superar este importante problema. jia fumin predice que se necesitarán al menos diez años para que la tecnología de interfaz cerebro-espina pase de la investigación básica a la traducción clínica, y está listo para una batalla prolongada.

profesor jia fumin

el instituto de ciencia y tecnología de inteligencia inspirada en el cerebro de la universidad de fudan (denominado "instituto inspirado en el cerebro") es una de las primeras instituciones de investigación cruzada sobre ciencias del cerebro e investigaciones de vanguardia inspiradas en el cerebro establecidas por universidades nacionales. llevar a cabo investigaciones sobre el cerebro y el cerebro frente a las principales fronteras científicas y tecnológicas globales y las estrategias nacionales. importantes innovaciones originales en teorías básicas inspiradas en el cerebro, investigación de tecnología de vanguardia y transformación de aplicaciones. en 2020, jia fumin se unió al brain institute a tiempo completo y continuó realizando investigaciones en un entorno académico internacional que fomenta la originalidad, la exploración libre y la cooperación multidisciplinaria. "me he beneficiado mucho de la profunda base de fudan en medicina básica, inteligencia artificial y neuroimagen", dijo jia fumin.

en la reunión de selección de supervisores, liu jionghui, candidato a doctorado en ingeniería biomédica de 2022, decidió unirse al equipo de jiafumin y se convirtió en el primer estudiante del equipo. "espero hacer algo significativo para la sociedad durante mi doctorado y darme cuenta de mi propio valor en el proceso". liu jionghui es actualmente el principal responsable de la reconstrucción de imágenes por resonancia magnética de las raíces de los nervios espinales, el modelado individualizado y los cálculos de simulación de modelos neuromusculoesqueléticos, proporcionando a los pacientes una alta calidad. -construcción de raíces nerviosas de precisión y programas de estimulación personalizados.

liu jionghui, candidato a doctorado en ingeniería biomédica de 2022, se une al equipo de jiafumin

desde entonces, jia fumin ha "jugueteado" silenciosamente la interfaz cerebro-espinal con uno o dos estudiantes. ahora, el equipo de investigación industria-universidad tiene casi 30 personas. llamó a su proceso de investigación a lo largo de los años "avanzar lentamente", "mantenerse alejado de los sonidos externos y estudiar en silencio hasta que vio a pacientes paralizados caminar nuevamente". con el firme apoyo del centro de innovación científica y tecnológica de fudan-baoshan y el instituto del cerebro, jia fumin estableció activamente un laboratorio de interfaz cerebroespinal. la principal dirección de la investigación es la recuperación y reconstrucción de la función de marcha de las extremidades inferiores en pacientes con lesión de la médula espinal. sobre esta base, explora el potencial de la tecnología de neuromodulación para su aplicación en múltiples indicaciones.

durante los últimos cuatro años, el equipo ha llevado a cabo simultáneamente investigación básica, desarrollo de software, iteración de algoritmos, verificación experimental y otros trabajos. en la actualidad, inicialmente ha completado la acumulación de tecnologías clave para la estimulación espaciotemporal de la médula espinal y la interfaz cerebro-espinal. y ha logrado la prueba de concepto en animales, cumpliendo las condiciones necesarias para su aplicación clínica. se espera que para finales de este año, el equipo coopere con expertos relevantes de hospitales terciarios nacionales para realizar el primer ensayo clínico.

en la siguiente etapa, jiafumin planea completar el desarrollo de productos y la transformación clínica de tecnologías clave para interfaces cerebroespinales implantables. al mismo tiempo, continuamos desarrollando una serie de nuevos métodos y tecnologías de neuromodulación para pacientes con lesiones de la médula espinal, como el desarrollo de equipos de neuromodulación portátiles y sistemas de monitoreo de movimiento multimodal para pacientes con síntomas leves, para aliviar el dolor de las familias de los pacientes con lesión de la médula espinal y sus familias a mayor escala.

a largo plazo, con la visión de "tecnología original al servicio del mundo", el equipo de jiafumin espera establecer un sistema de propiedad intelectual independiente para interfaces cerebro-espinal inteligentes mediante el desarrollo de tres tipos de dispositivos médicos innovadores implantables activos, de modo que 20 millones de pacientes con lesiones de la médula espinal en todo el mundo pueden beneficiarse de él.