腦-脊柱接口讓癱瘓者“用思想走路”

12年前，一場(chǎng)自行車事故導(dǎo)致現(xiàn)年40歲的Gert-Jan Oskam在頸部脊髓受損后雙腿癱瘓、手臂部分癱瘓。但是最近，Oskam又能站起來走路了，這要?dú)w功于一種裝置在他的大腦和受傷部位下方的神經(jīng)之間建立了一座“數(shù)字橋梁”。

Oskam說，植入物改變了他的生活。“上周，有件東西需要粉刷，卻沒有人幫我。所以我拿著助步器和顏料，站著自己動(dòng)手。”他說。

這種被稱為大腦-脊柱接口的設(shè)備，建立在瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家Grégoire Courtine和同事之前工作的基礎(chǔ)上。2018年，他們證明，用電脈沖刺激脊柱下部并結(jié)合強(qiáng)化訓(xùn)練，可以幫助脊髓損傷的人重新行走。

【資料圖】

Oskam是那次試驗(yàn)的參與者之一。這個(gè)新系統(tǒng)利用了Oskam已有的脊椎植入物，并將其與插入他顱骨的兩個(gè)圓盤狀植入物配對(duì)，這樣兩個(gè)有64個(gè)電極的網(wǎng)格就固定在覆蓋于大腦的膜上。

當(dāng)Oskam想到走路時(shí)，顱骨植入物會(huì)檢測(cè)到大腦皮層（大腦的外層）的電活動(dòng)。這個(gè)信號(hào)由Oskam背包里的一臺(tái)電腦無線傳輸和解碼，然后將信息傳輸?shù)郊顾杳}沖發(fā)生器。

Courtine說，之前的設(shè)備“更像是一種預(yù)先編程的刺激”，它產(chǎn)生了行走動(dòng)作。“現(xiàn)在，情況完全不同了，因?yàn)镺skam可以完全控制刺激的參數(shù)，這意味著他可以停下來、走路甚至爬樓梯。”

“以前是刺激控制著我，現(xiàn)在我用我的思想控制刺激。”O(jiān)skam說，“當(dāng)我決定邁出一步時(shí)——只要我產(chǎn)生這個(gè)想法，模擬就會(huì)啟動(dòng)。”

在使用大腦-脊柱接口進(jìn)行約40次康復(fù)治療后，Oskam重新獲得了自主移動(dòng)腿和腳的能力。僅靠脊髓刺激不可能實(shí)現(xiàn)這種自主運(yùn)動(dòng)，這表明，使用這種新設(shè)備的訓(xùn)練課程促進(jìn)了神經(jīng)細(xì)胞的進(jìn)一步恢復(fù)，這些神經(jīng)細(xì)胞在Oskam受傷期間并未完全切斷。如果使用拐杖，Oskam也可以在沒有設(shè)備的情況下短距離行走。

新西蘭奧克蘭大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家Bruce Harland說，脊髓功能的持續(xù)改善對(duì)脊髓損傷患者來說是個(gè)好消息。“因?yàn)榧词故情L(zhǎng)期的慢性損傷，仍存在幾種不同的治療方法。”

澳大利亞阿德萊德大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家Anna Leonard說，對(duì)于改善脊髓損傷患者的功能來說，這“無疑是一個(gè)巨大的飛躍”。而干細(xì)胞等其他干預(yù)措施仍有進(jìn)一步改善治療效果的空間。她還補(bǔ)充說，雖然大腦-脊柱接口使行走能力恢復(fù)，但其他功能，如膀胱和腸道控制，不是該設(shè)備的目標(biāo)。

澳大利亞西悉尼大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程師Antonio Lauto說，侵入性較小的設(shè)備將是理想的選擇。Oskam的一個(gè)顱骨植入物在5個(gè)月后因感染而被移除。然而，植入該裝置的洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院神經(jīng)外科醫(yī)生Jocelyne Bloch表示，與收益相比，風(fēng)險(xiǎn)很小。她說:“總會(huì)有一點(diǎn)感染或出血的風(fēng)險(xiǎn)，但冒這個(gè)險(xiǎn)是值得的。”

Courtine的團(tuán)隊(duì)目前正在招募成員，想研究類似的設(shè)備能否恢復(fù)手臂的運(yùn)動(dòng)。

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