在過去，癱瘓意味著人類可能無法在不依靠外力的情況下獨(dú)自行走，但最近公布的一項(xiàng)研究或?qū)⒆尠c瘓者燃起重新直立行走的希望。

(資料圖)

來自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院格萊姆格爾·庫爾蒂納博士（Dr. Grégoire Courtine）和他的同事開發(fā)并為患者植入了一個(gè)“腦-脊柱接口（brain-spine interface）”，在大腦和脊椎之間建立直接的神經(jīng)聯(lián)系。這樣，大腦中的植入物便會(huì)追蹤癱瘓患者運(yùn)動(dòng)的意圖，這些意圖被無線傳輸?shù)揭粋€(gè)處理單元，隨后被轉(zhuǎn)換成指令，并通過第二個(gè)植入體發(fā)回，刺激肌肉運(yùn)動(dòng)。

也就是說，該實(shí)驗(yàn)的參與者在植入接口后，能夠真正意義上以自己的意愿操縱雙腿行走。

癱瘓12年后，患者完成自主控制行走

庫爾蒂納博士團(tuán)隊(duì)的研究論文于上周三（5月24日）發(fā)表在《自然》雜志上，研究結(jié)果概述了一位來自荷蘭的參與者的成功結(jié)果。

圖片來源：《自然》

2011年前，格特·揚(yáng)·奧斯卡姆（Gert-Jan Oskam）在一次摩托車事故中導(dǎo)致癱瘓，當(dāng)時(shí)他的雙腿、手臂和軀干均受到不同程度的傷害。奧斯卡姆在上周舉行的媒體見面會(huì)上表示，“我的愿望是再次行走，我也相信這是可能的。我以前嘗試過很多東西，現(xiàn)在我必須學(xué)習(xí)如何再次正常走路，就像正常人走路一樣?！?/p>

在進(jìn)行“腦-脊柱接口”植入手術(shù)后，奧斯卡姆神經(jīng)系統(tǒng)的溝通渠道很快就建立起來，他甚至在訓(xùn)練開始的一天內(nèi)就邁出了“第一步”。

奧斯卡姆表示，他如今可以至少走出約100米（具體距離取決于當(dāng)時(shí)的天氣情況），并且可以在不用手臂借助外力的情況下站立幾分鐘。他表示，這對(duì)他的日常生活非常有幫助，例如沒有人幫忙的情況下，他也可以自己站著繪畫。

庫爾蒂納博士團(tuán)隊(duì)的論文指出，全套“腦-脊柱接口”包括兩個(gè)需要完全植入的部分，一個(gè)植入在患者頭部，另一個(gè)植入脊髓。大腦的部分通過兩個(gè)8x8的網(wǎng)格電極監(jiān)測來自感覺運(yùn)動(dòng)皮層的皮質(zhì)電圖信號(hào)（ECoG），電極嵌入在鈦金屬外殼內(nèi)，厚度與顱骨相同，植入完成后外觀與正常人無異。

圖片來源：《自然》

外置的兩處天線分別為植入設(shè)備供電和實(shí)時(shí)將ECoG信號(hào)傳輸?shù)奖池?fù)的便攜基站進(jìn)行處理。解碼的信號(hào)轉(zhuǎn)換為刺激信號(hào)，輸送到植入背根神經(jīng)節(jié)的脈沖發(fā)生器上，這個(gè)設(shè)備與為帕金森患者提供深腦電刺激的設(shè)備基本一致，設(shè)備延遲在100ms左右。

值得注意的是，即使是在關(guān)閉接口的情況下，患者在感覺、知覺和運(yùn)動(dòng)技能方面也有了顯著的恢復(fù)。在奧斯卡姆的案例中，即使接口關(guān)閉，他也可以借助拐杖行走，這是他之前從未做到的。

據(jù)悉，荷蘭醫(yī)療設(shè)備公司ONWARD Medical NV與CEA和EPFL已經(jīng)通過歐洲創(chuàng)新委員會(huì)（EIC）獲得了歐盟委員會(huì)的支持，以開發(fā)該接口的商業(yè)版本，目標(biāo)是使該技術(shù)在全球范圍內(nèi)可用。

神經(jīng)系統(tǒng)疾病所致運(yùn)動(dòng)缺陷或邁入治療新時(shí)代

《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者注意到，庫爾蒂納博士團(tuán)隊(duì)的最新研究并不是人類歷史上首個(gè)能幫助癱瘓患者實(shí)現(xiàn)獨(dú)自行走的研究。此前的研究表明，定向的電脈沖可以刺激癱瘓患者腿部行走所需的神經(jīng)區(qū)域。奧斯卡姆此前也參加過前置試驗(yàn)（STIMO），當(dāng)時(shí)也能行走，但僅限于平地。

脊髓刺激和腦接口在過去也都被使用過，但“它們從來沒有像這樣被組合在一起，”衛(wèi)理公會(huì)康復(fù)中心的神經(jīng)學(xué)家基思·坦西（Keith Tansey）說道?！?strong>從生物醫(yī)學(xué)工程的角度來看，這是一個(gè)真正的杰作。”

“現(xiàn)在，我可以做我想做的事，當(dāng)我決定邁出一步時(shí)，神經(jīng)的刺激就會(huì)開始?！眾W斯卡姆說道。庫爾蒂納博士也表示，團(tuán)隊(duì)的最新研究與此前的定向電脈沖刺激是不同的，因?yàn)閵W斯卡姆可以“完全控制（自己的）刺激參數(shù)，這意味著他可以隨意停止刺激，可以行走，甚至可以爬樓梯。”

圖片來源：《自然》

論文顯示，奧斯卡姆雖然是庫爾蒂納博士團(tuán)隊(duì)的第一個(gè)參與者，但研究人員對(duì)該技術(shù)未來的可能性充滿希望。這項(xiàng)研究驗(yàn)證了在大腦和脊髓之間重新建立神經(jīng)聯(lián)系的可能性，而且這種聯(lián)系發(fā)生得非常快。研究人員稱，擴(kuò)大這種連接的范圍也可以幫助那些有手臂和手部癱瘓，或者中風(fēng)的患者。他們還補(bǔ)充稱，他們希望縮小該植入設(shè)備的尺寸，以便患者便于攜帶。

庫爾蒂納博士團(tuán)隊(duì)公布的這項(xiàng)最新技術(shù)能讓癱瘓患者更平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)和更好地適應(yīng)不斷變化的地形。研究人員稱，這是因?yàn)椤澳X-脊柱接口”重新連接了由于脊髓損傷而中斷的兩個(gè)中樞神經(jīng)區(qū)域。在新技術(shù)的輔助下，奧斯卡姆能夠輕松地攀爬斜坡、爬樓梯以及穿越有障礙物的復(fù)雜地形。

值得注意的是，包括坦西和研究作者在內(nèi)的其他人強(qiáng)調(diào)，這項(xiàng)研究是對(duì)單個(gè)參與者的概念驗(yàn)證，其他脊髓損傷的患者是否會(huì)具有同樣的效果還不清楚。

但研究人員相信，這種“大腦和脊髓之間數(shù)字橋梁”可能會(huì)使其他脊柱部位受傷而導(dǎo)致嚴(yán)重癱瘓的人們廣泛受益：首先，研究人員在完全和不完全癱瘓的患者中驗(yàn)證了支配硬膜外電刺激脊髓的生理學(xué)原理；其次，他們開發(fā)了快速和穩(wěn)定的校準(zhǔn)方法，使患者在家里就能夠自行操作“腦-脊柱接口”；最后，該團(tuán)隊(duì)的接口在另外兩名四肢癱瘓的患者身上也表現(xiàn)出了類似的穩(wěn)定性。

“大腦和脊髓之間數(shù)字橋梁的概念預(yù)示著一個(gè)治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)缺陷的新時(shí)代。”研究人員們寫道。

封面圖片來源：視覺中國-VCG111423998465

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