央视国际《东南大学射光所》访谈提纲

“微电子神经桥”研究取得进展

北京残奥会将于2008年9月在北京举行，人们将更加关注残疾人的康复工作。提到残疾人，人们会想到坐在轮椅上的瘫痪病人，他们在医学上被称之为脊髓损伤患者。美国2006年脊髓损伤患者的统计人数为每年新增11,000，总数253,000，分别占其3亿人口的百万分之36和百万分之843。根据我国国家安全生产监督管理总局统计，我国每年新增脊髓损伤患者12~14万人，约占我国13亿人口的百万分之100；根据最保守估计，我国脊髓损伤患者超过100万人。这些患者中约有一半人因为脊髓完全损伤导致损伤部位以下的自主运动和感觉功能完全丧失，生活不能自理，给本人带来痛苦，给家庭和社会带来负担。如果我国的脊髓损伤患者按每人每年2万人民币（约等于美国截瘫病人费用的1/8）计算，那么，一年就要支付约200亿元人民币。因此，研究脊髓神经功能重建的方法并开发相关的康复技术对于建立和谐社会具有重大意义。

然而，脊髓神经损伤后的功能重建是生命科学领域中尚未攻克的世界难题。近年来，国内外神经科学家在利用干细胞修复脊髓神经损伤方面取得了进展，但是，达到实现瘫痪病人康复还有一个艰难的历程。因此，有必要探索脊髓神经损伤后功能重建的其他道路。

最近，在国家自然科学基金信息学部组织的“半导体集成化芯片系统基础研究”重大科学计划2007年度学术交流会上，由东南大学射频与光电集成电路研究所王志功教授、南通大学江苏省神经再生重点实验室顾晓松教授等共同领导的跨学科合作研究课题组报告了他们在“嵌入式神经信道桥接与信号再生微电子系统研究”集成项目研究方面取得的最新进展。

与生物方法修复受损脊髓神经的方法不同，东南大学和南通大学合作研究课题组的基本思想是采用一块高度集成的微电子芯片和两组微电极形成一个可以植入体内的模块，在瘫痪病人受损伤的脊髓断口处搭一座“微电子神经桥”，使得中断了的上下行神经信道实现信号再生，进而达到感觉和运动神经功能恢复的目的。

自2004年开展项目研究以来，课题组完成了大鼠脊髓断面的形态学测量，为神经微电极的选取和制作获得了关键数据。课题组从德国生物医学工程研究所获得了多种可包裹在动物脊髓上的卷状卡肤微电极阵列，并采用针灸针自制了一批针状电极阵列，设计制作了体外用微电子神经信号再生实验箱和计划植入体内的神经信号再生芯片。在此基础上，利用32只大鼠和3只兔子进行了11轮动物实验。在采用自制的针状电极阵列和定位仪对大鼠后肢动作控制进行脊髓神经定位的基础上，利用卡肤微电极阵列和自制的针状电极阵列、微电子神经信号再生实验箱和芯片完成了大鼠左腿到右腿坐骨神经、脊髓到坐骨神经和中断脊髓的信道桥接和信号再生，观察到了相关信号波形和肢体动作。还在兔子脊髓上实现了双向的信道桥接和信号再生，从而验证了他们的设计思路，向实现瘫痪病人的神经功能重建迈出了关键的一步。

课题组表示，他们虽然取得了一定的进展，但从电极设计与制作、芯片设计与实现，动物体外体内试验到人体应用还有很长一段路要走。他们计划2008年内研制能够背在大鼠身上做神经再生实验的小型装置，2009年研制能够植入动物体内做实验的微型器件。