撰文丨王聪

剪辑丨王多鱼

排版丨水成文

2023年12月22日，清华大学通知，李路明同道任清华大学校长（副部长级）、党委副文牍。

7月是上演狗血剧的月份，这句话我在星象文章里提及过，视频也说过，不过，也许很多人还未感受到——可能只是仅限于吃瓜看八卦，自己身边倒还好。但是，随着火星跟土星的对抗星象出现，也许我们身边就有这样的事情发生了——其实回顾月初开始，有些人就会产生许多感慨——有时候人心真的很难评价，你认为很善良的人，其实并不善良。你认为很体面的事情，其实背后并不体面。你认为应该只是基础性的事情，却会上升到其他层面的问题。

李路明，1968年2月出身，于1991年获清华大学学士学位、1996年获清华大学获博士学位，尔后历任清华大学机械工程讲师、副解释、解释。2004年任清华大学航天航空学院东说念主机与环境工程臆度所长处，2011年任清华大学航天航空学院航空宇航系主任，2016年任清华大学航空航天学院常务副院长，2018年任清华大学航空航天学院院长，2022年任清华大学党委常委、副校长。2023年11月当选中国科学院院士。

李路明解释的主要臆度标的为东说念主机与环境工程、脑起搏器、神经调控。本文将先容其近期完成的一项代表性臆度效果。

2022年10月，李路明解释团队在《国度科学驳倒》（National Science Review）发表了题为：Progress in the development of a fully implantable brain–computer interface: the potential of sensing-enabled neurostimulators 的臆度论文，该论文还被选为当期封面论文。

李路明团队开发了一款可进行及时蓝牙传输的神经刺激器，该刺激器偶而在植入后同步汇注多通说念的局部场电位信号，并通过蓝牙传输的景色传送至体外分析平台。 在这项臆度中，李路明团队在又名帕金森病患者身上开展了临床进修，以丘脑底核为植入靶点，在患者完成脑深部刺激（DBS） 手术14个月后进行了脑机接话柄验。

据悉， 这是国内首个诊疗帕金森病的全植入式脑机接口，亦然初度终了的基于脑深部核团局部场电位通顺信息的全植入式脑机接口。

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跟着神经生理学纪录技艺和主动式植入式医疗设备的发展，感应式神经刺激器已成为全植入式脑机接口（BCI）的新兴技艺。 这些植入式神经刺激器旨在用于脑深部刺激（DBS），这是诊疗通顺遮挡和精神遮挡的纯熟方法。通过集成神经纪录，感应式神经刺激器不错在提供刺激的同期通过DBS电极的可用搏斗采样局部场电位（LFP）。

在往日的十年中，通过集成低功耗纪录、感应充电和无线通讯，王人备植入式脑机接口（BCI）取得了终点大的发展。 这些植入式脑机接口具有在复杂条目下通过高空间和时分分辨率纪录神经行为来揭示精准的大脑景象和东说念主类行为的后劲。

刻下，王人备植入式脑机接口是双向遐想的，即用于解码大脑行为和调控大脑收罗。后者的调控效应已成为脑机接口的一个遑急方面。但是，大广宽王人备植入式脑机接口只在临床前动物模子中进行了臆度。

从刻下可用的处治决策来看，在终了王人备植入式脑机接口应用方面，感应启用的神经刺激器尤其引东说念主详实。在植入跋文录侵入性神经行为的功能将使咱们偶而在临床环境中臆度王人备植入式脑机接口。所测量的大脑信号不错用作经典脑机接口系统的输入，行动临床评估的生物绚烂物，以及行动救助刺激脉冲的触发器和响应。以往的臆度已训戒证了使用感应神经刺激器行动全植入式脑机接口的可行性。

2016年11月，乌得勒支大学医学中心的臆度东说念主员在《新英格兰医学杂志》（NEJM）发表论文，使用神经刺激器感应晚期渐冻症（ALS）患者大脑通顺皮层中的局部场电位（LFP），并将信号传输到及时脑控打字系统。

刻下，越来越多的临床臆度东说念主员正在尝进修证使用感应神经刺激器进行永久闭环刺激的可行性和有用性。

李路明团队之前遐想了一种感应式神经刺激器，用于临床扩充中的纵向脑信号纪录。并在最近改良了神经刺激器系统，臆度了其行动通顺脑机接口（BCI）的后劲。如图1a所示，感应式神经刺激器配备了蓝牙通讯功能，八个局部场电位（LFP）通说念（24位分辨率）不错鉴识搏斗对，并同步传输到纪录的电脑或手机。其传输蔓延<10毫秒，最大采样率为1 kHz。无线通讯距离约为2米，可充电电板寿命为10年。该刺激器可连气儿采样和传输LFP约6-12小时，取决于同步通说念的数目。

为了考据感应式神经刺激器的安全性和功能性，臆度团队招募了又名帕金森病患者进行脑深部刺激（DBS）手术。臆度程序得到了都门医科大学附庸北京天坛病院伦理委员会的批准，并赢得了知情承诺。神经外科大夫使用基于框架的立体定位和微电极纪录技艺的圭臬程序进行了植脱手术。DBS电极被植入双侧丘脑底核 （STN） ，术后改善率为84.21%，术后改善确认了电极的位置和神经刺激器的基本刺激安全性和功能性。

为了考据神经刺激器的慢性局部场电位（LFP）感知和及时数据传输功能，在DBS电极植入14个月后进行了基于局部场电位（LFP）的脑机接话柄验，其 在植入东说念主体内后，可在进行刺激的同期，及时地汇注脑深部核团的局部场电位信号，并通过蓝牙传输至体外数据平台。通过同步通说念的建设，不错同步纪录来自脑深部核团的信号、体表肌电信号等生理信号，以及屏幕流露指示，并终了精准的信号分析。

该臆度领先观点了深部核团局部场电位的通顺信息。在前期每次进修中，汲取诊疗的帕金森病患者按照屏幕领导进行上肢通顺（反复伸掌-合手拳），下肢通顺（脚尖拍地）或静止松开三种任务中的一项。 随后，臆度团队凭证这些信息开导了机器学习模子，开导起脑信号与被试动作景象之间的关连。机器学习模子仅诳骗脑深部核团的局部场电位（LFP）信号，识别每100毫秒的通顺景象，历程反复调整和测试，模子的总准确率达到了89.85%。

接下来，臆度团队诳骗这个机器学习模子进行了 模拟轮椅适度的及时在线通顺脑机接话柄验 。患者通过不同的通顺任务适度屏幕上的模拟轮椅挪动到指定区域。其中，上肢通顺的陆续时分决定轮椅的转向，下肢通顺时轮椅加快前进，静止松开时轮椅也罢手通顺。

为尽可能模拟本色情况，臆度东说念主员将屏幕中的轮椅尺寸（红色方块）、通顺速率和行为限制（白色区域）都按照本色生涯中的常见值进行了等比例映射，现实任务终点于在9m×12m的空间内以最快1m/s的速率适度一台轮椅达到指定区域（绿色区域）。扫尾流露，在21次现实任务中，患者的生效用为76%，平均完成时分为63秒。

总的来说，该臆度探索了带有感应功能的神经刺激器行动通顺脑机接口的性能。据咱们所知，这是初度在双侧丘脑底核局部场电位（STN-LFP）中展示基于通顺信息的王人备植入式脑机接口后劲的进修。 畴昔的臆度不错进一步探索多样行为和生理景象的检测，举例念念象通顺、寝息模式和精神景象，并探索在感应启用神经刺激器中进行机载筹算的可能性。站在神经调控和神经解码的交叉点上，感应启用神经刺激器大开了一扇通往大脑深处的窗口，并可能在很猛进度上鞭策闭环脑机接口的临床应用和发展。

论文聚积：

https://doi.org/10.1093/nsr/nwac099