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聚焦腦機(jī)接口!復(fù)旦大學(xué)神經(jīng)調(diào)控與腦機(jī)接口研究中心揭牌
2024-08-05 14:37
復(fù)旦大學(xué)
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  8月3日下午,復(fù)旦大學(xué)神經(jīng)調(diào)控與腦機(jī)接口研究中心(以下簡(jiǎn)稱“腦機(jī)中心”)正式揭牌。

  歷經(jīng)超半個(gè)世紀(jì)探索,伴隨一系列里程碑式突破,2023年被Nature Electronics譽(yù)為腦機(jī)接口技術(shù)的“元年”。面對(duì)即將來臨的腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)爆發(fā)期,復(fù)旦大學(xué)在神經(jīng)工程、類腦智能和臨床神經(jīng)科學(xué)等交叉學(xué)科十余年研究積累的基礎(chǔ)上成立腦機(jī)中心,旨在加速從機(jī)制探究、技術(shù)創(chuàng)新到臨床與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的步伐。

  順勢(shì)而生,恰逢其時(shí)。立足科技前沿,中心未來將致力于服務(wù)神經(jīng)調(diào)控與腦機(jī)接口領(lǐng)域國(guó)家重大交叉融合戰(zhàn)略需求,打造神經(jīng)調(diào)控與腦機(jī)接口原理探索、顛覆性技術(shù)突破與醫(yī)療健康應(yīng)用新質(zhì)生產(chǎn)力創(chuàng)新引擎。

  聚焦應(yīng)用、打通堵點(diǎn),跨越科技創(chuàng)新的“死亡之谷”

  讓聾人恢復(fù)聽覺,讓盲人重見光明,讓癱瘓病人獨(dú)立行走,讓抑郁癥患者重獲快樂,讓殘疾患者通過想象操控機(jī)器臂……從感知修復(fù)到運(yùn)動(dòng)控制,腦機(jī)接口技術(shù)正讓人類曾經(jīng)遙不可及的夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

  作為一種革命性人機(jī)交互方式,腦機(jī)接口技術(shù)繞過傳統(tǒng)的外周神經(jīng)和肌肉,直接在人腦與外部世界之間架起了全新的通信控制通道,為腦疾病治療、有效恢復(fù)人們因疾病或外傷喪失的運(yùn)動(dòng)功能和交流能力提供可能,近年來廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、康復(fù)、護(hù)理等領(lǐng)域。

  回溯領(lǐng)域發(fā)展過程,中心主任、類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院副院長(zhǎng)王守巖用“逆向”二字來概括:“腦機(jī)接口最早是從臨床發(fā)展起來的,比如醫(yī)生把電極植入到腦疾病患者的大腦進(jìn)行刺激治療。但發(fā)展到現(xiàn)階段,大家發(fā)現(xiàn)前進(jìn)力量不足,因?yàn)槲覀儗?duì)于神經(jīng)調(diào)控背后機(jī)制還不夠了解?!?/p>

  站在領(lǐng)域的另一端,中心副主任、腦科學(xué)轉(zhuǎn)化研究院常務(wù)副院長(zhǎng)舒友生則道出了許多科研工作者的苦惱:“很多老師從事腦疾病的基礎(chǔ)研究工作,往往專注于自己的專業(yè)領(lǐng)域,即便探索出疾病的有效解決方案,也因缺乏其他學(xué)科的技術(shù)支撐,難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品落地?!?/p>

  如何才能架起科技前沿與創(chuàng)新轉(zhuǎn)化的橋梁,跨越從實(shí)驗(yàn)室到應(yīng)用場(chǎng)的“死亡之谷”?

  成立之初,腦機(jī)中心就確立三大方向:神經(jīng)調(diào)控機(jī)制及理論研究、腦機(jī)交互神經(jīng)調(diào)控技術(shù)研發(fā)、神經(jīng)調(diào)控臨床轉(zhuǎn)化研究,將基礎(chǔ)研究、技術(shù)攻關(guān)和轉(zhuǎn)化應(yīng)用三大環(huán)節(jié)充分融合。

  從領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)來看,中心集聚領(lǐng)域頂尖人才力量。中國(guó)科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院國(guó)家老年疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心主任王以政教授任中心首席科學(xué)家,中國(guó)科學(xué)院院士蒲慕明、劉明、趙繼宗等十位專家組成了科學(xué)與技術(shù)專家指導(dǎo)委員會(huì)。

  從參與單位來看,中心發(fā)揮復(fù)旦綜合性研究型大學(xué)和附屬醫(yī)院優(yōu)勢(shì),依托類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院,聯(lián)合腦科學(xué)轉(zhuǎn)化研究院、腦科學(xué)研究院、大數(shù)據(jù)學(xué)院、集成芯片與系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、附屬華山醫(yī)院、附屬兒科醫(yī)院、附屬腫瘤醫(yī)院共8家單位共同建設(shè)。

  從組織架構(gòu)來看,中心力求打通從基礎(chǔ)研究到技術(shù)創(chuàng)新再到成果轉(zhuǎn)化的完整鏈路,設(shè)置科學(xué)與技術(shù)委員會(huì)、產(chǎn)學(xué)研合作委員會(huì)、腦機(jī)接口機(jī)制研究團(tuán)隊(duì)、神經(jīng)技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)、臨床轉(zhuǎn)化研究團(tuán)隊(duì)等多部門。

  由此可見,腦機(jī)中心不僅既是對(duì)復(fù)旦腦科學(xué)相關(guān)資源的系統(tǒng)整合,也是對(duì)多學(xué)科交叉、產(chǎn)學(xué)研融合的全新探索。有別于研究院偏向基礎(chǔ)研究的傳統(tǒng)思路,腦機(jī)中心在臨床應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化方面展現(xiàn)出強(qiáng)勁動(dòng)能。

  多年布局、厚積薄發(fā),引領(lǐng)腦機(jī)接口領(lǐng)域前沿發(fā)展

  成立腦機(jī)中心,于復(fù)旦而言,并非另起爐灶、從零開始,而是深耕已久、水到渠成。

  過去五年,復(fù)旦在腦機(jī)接口領(lǐng)域共承攬了數(shù)十項(xiàng)國(guó)家科研項(xiàng)目,成為國(guó)內(nèi)引領(lǐng)該領(lǐng)域前進(jìn)的一支重要力量;牽頭建設(shè)中國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)神經(jīng)調(diào)控基礎(chǔ)與轉(zhuǎn)化分會(huì)、上海市神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)神經(jīng)調(diào)控分會(huì),連續(xù)七年組織“神經(jīng)科技創(chuàng)新論壇”;兩次牽頭承擔(dān)中國(guó)科協(xié)十大代表調(diào)研課題,發(fā)布《腦機(jī)交互神經(jīng)調(diào)控前沿進(jìn)展白皮書》;參與三項(xiàng)工信部“腦機(jī)接口揭榜掛帥”項(xiàng)目……

  今年3月,腦機(jī)中心即將成立的消息一出,就得到許多老師響應(yīng)。他們當(dāng)中不僅有腦科學(xué)專家,更有來自數(shù)據(jù)科學(xué)、信息科學(xué)、交互芯片、系統(tǒng)集成、臨床醫(yī)學(xué)等各學(xué)科方向的人才。

  “中心為復(fù)旦不同學(xué)科的老師提供了一個(gè)很好的平臺(tái),組織承擔(dān)腦機(jī)接口項(xiàng)目,讓我們能夠更好地開展學(xué)術(shù)交流和跨界合作?!敝行母敝魅?、腦科學(xué)研究院研究員、腦功能與腦疾病全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任張嘉漪說。

  近年來,在人工智能、醫(yī)療健康、數(shù)字經(jīng)濟(jì)等眾多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,腦機(jī)接口技術(shù)展現(xiàn)出顛覆性潛力,腦機(jī)接口技術(shù)也被納入國(guó)家“十四五”規(guī)劃的重點(diǎn)攻關(guān)領(lǐng)域、工信部未來產(chǎn)業(yè)聚焦領(lǐng)域,成為國(guó)家級(jí)重大科研戰(zhàn)略任務(wù)。


復(fù)旦投入4億元建設(shè)國(guó)際一流腦機(jī)交互與腦智融合研究平臺(tái)

  作為全國(guó)唯一一所在材料、芯片、腦科學(xué)等多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域建有全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家臨床醫(yī)學(xué)中心的高校,復(fù)旦大學(xué)在腦機(jī)接口的基礎(chǔ)研究、智能技術(shù)和臨床應(yīng)用等各個(gè)環(huán)節(jié),都具有得天獨(dú)厚的基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)。

  通過精心布局,復(fù)旦以醫(yī)療健康為核心方向,打造一流跨學(xué)科研究平臺(tái),匯聚多學(xué)科背景的前沿研究團(tuán)隊(duì),承擔(dān)起“腦科學(xué)與類腦研究”、“腦與類腦智能基礎(chǔ)轉(zhuǎn)化與應(yīng)用研究”等重大科研項(xiàng)目,取得一系列亮眼成果——


張嘉漪團(tuán)隊(duì)研發(fā)人工視網(wǎng)膜實(shí)現(xiàn)全盲患者復(fù)明

  Valerie Voon教授聚焦精神疾病的神經(jīng)調(diào)控,實(shí)現(xiàn)抑郁癥從調(diào)控機(jī)制、腦機(jī)交互理論到臨床驗(yàn)證的交叉研究路徑;張嘉漪團(tuán)隊(duì)專注研究納米線人工光感受器修復(fù)視覺功能機(jī)制,研發(fā)人工視網(wǎng)膜實(shí)現(xiàn)全盲患者復(fù)明;魏大程團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)集成有2700萬個(gè)有機(jī)晶體管的仿生視網(wǎng)膜;孫雪梅團(tuán)隊(duì)研發(fā)基于纖維陣列的柔性多功能電極,實(shí)現(xiàn)分子、神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)生理信息多模態(tài)信息獲取;集成芯片與系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為微型化、智能化神經(jīng)感知芯片、腦機(jī)交互芯片、類腦計(jì)算芯片等積累了豐富技術(shù)儲(chǔ)備……

  與此同時(shí),復(fù)旦腦機(jī)接口領(lǐng)域成果轉(zhuǎn)化持續(xù)加速——


許凱亮團(tuán)隊(duì)研發(fā)超快超分辨經(jīng)顱腦功能超聲已實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化

  許凱亮研究員突破超聲成像極限,打造的超高速、超分辨率超聲成像腦機(jī)接口系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化,助力科研與臨床診療;加福民博士聚焦腦脊接口刺激器,完成植入式神經(jīng)刺激器臨床前試驗(yàn);王守巖團(tuán)隊(duì)研發(fā)多項(xiàng)經(jīng)顱、迷走、外周無創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入臨床……

  在王守巖看來,腦機(jī)接口領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)展路徑將經(jīng)歷四個(gè)階段——從“讀腦”(運(yùn)動(dòng)、言語、記憶與意識(shí)解碼),到當(dāng)前發(fā)展如火如荼的“寫腦”(神經(jīng)功能調(diào)控與重建)和“讀寫交互”(大腦編程),最終達(dá)到“腦智融合”(類腦智能與數(shù)字生命),“縱觀復(fù)旦現(xiàn)在所做的工作,已經(jīng)全面覆蓋了后面三個(gè)階段”。

  靈活交叉、虛體實(shí)做,打造神經(jīng)調(diào)控領(lǐng)域研究高地

  一場(chǎng)神經(jīng)調(diào)控與腦機(jī)接口沙龍,讓來自附屬腫瘤醫(yī)院和兒科醫(yī)院的專家、類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院的研究員、腦機(jī)接口領(lǐng)域的投資人和企業(yè)家坐到一起。自由探討,你來我往,靈感火花在此碰撞升華……

  未來,這樣的場(chǎng)景將會(huì)成為常態(tài)。

  舒友生認(rèn)為,腦機(jī)中心是虛體科研組織,卻具備靈活性優(yōu)勢(shì),能夠有效打破院系壁壘,將散落于各院系、單位的科研力量有機(jī)融合,集中力量攻克關(guān)鍵問題。

  為更好幫助大家開展合作,中心專門做了一本PI手冊(cè)發(fā)放給每個(gè)成員,其中匯集每位老師的“學(xué)術(shù)簡(jiǎn)歷”——包括研究方向、學(xué)術(shù)興趣、承擔(dān)課題、近五年發(fā)表論文等等。

  “我們的根本邏輯在于如何幫助大家解決問題,而不是要求大家去做什么。”王守巖說,“虛體實(shí)做、人虛事實(shí)”將是中心的定位和方向。

  從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,腦機(jī)中心不僅將成為復(fù)旦重要的跨學(xué)科交叉平臺(tái),也致力于為上海乃至全國(guó)的腦機(jī)接口領(lǐng)域貢獻(xiàn)力量,努力成為國(guó)際領(lǐng)先的神經(jīng)調(diào)控與腦機(jī)接口領(lǐng)域研究高地。

  朝著這一目標(biāo),腦機(jī)中心將在三個(gè)關(guān)鍵維度上發(fā)力。

  一是科研突破。目前,中心確立神經(jīng)損傷、難治性腦疾病治療這兩大主攻的研究方向,通過組織申請(qǐng)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等重大項(xiàng)目,牽引各團(tuán)隊(duì)開展攻關(guān);同時(shí)組織焦點(diǎn)議題研討,支持各團(tuán)隊(duì)自由探索與融合,整合已有軟硬件科研設(shè)施資源以提供支持。更為重要的,中心將集聚國(guó)內(nèi)科研力量,做好神經(jīng)調(diào)控與腦機(jī)接口領(lǐng)域“智庫”角色,積極參與政策咨詢、牽頭撰寫項(xiàng)目指南、發(fā)表領(lǐng)域白皮書、承擔(dān)中國(guó)科協(xié)與國(guó)家智庫等政策課題,為我國(guó)腦機(jī)接口領(lǐng)域的未來發(fā)展出謀劃策。

  二是加速轉(zhuǎn)化。中心正積極推動(dòng)搭建腦機(jī)接口創(chuàng)新轉(zhuǎn)化平臺(tái),組建臨床轉(zhuǎn)化研究團(tuán)隊(duì),為科研技術(shù)向新質(zhì)生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)變賦能,打造神經(jīng)調(diào)控與腦機(jī)接口前沿科技集群化轉(zhuǎn)化路徑。具體而言,將構(gòu)建研發(fā)流程審評(píng)賦能、注冊(cè)前置服務(wù)賦能、技術(shù)集成復(fù)用賦能、人才團(tuán)隊(duì)賦能、科技金融賦能五大賦能體系,通過前沿技術(shù)跟蹤與評(píng)估和創(chuàng)新項(xiàng)目孵育與賦能,實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)與培育世界一流的神經(jīng)科技創(chuàng)新企業(yè)的目標(biāo)。

  三是人才培養(yǎng)。中心提倡在日常教學(xué)科研中開展跨學(xué)科交流,為腦機(jī)接口領(lǐng)域培育醫(yī)理工交叉學(xué)術(shù)新人。為此,中心“從娃娃抓起”,設(shè)立“醫(yī)工交叉探索”專項(xiàng)獎(jiǎng)學(xué)金,鼓勵(lì)不同院系、專業(yè)的學(xué)生兩兩配對(duì)形成小組,共同完成研究課題。第一期中,中心已對(duì)10組學(xué)生完成資助,未來還將通過校友捐贈(zèng)進(jìn)一步擴(kuò)大獎(jiǎng)學(xué)金規(guī)模。

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