重大医学突破！“脑髓接口”设备助瘫痪患者自主控制行走

2023-05-31 05:45:43来源：每日经济新闻

在过去，瘫痪意味着人类可能无法在不依靠外力的情况下独自行走，但最近公布的一项研究或将让瘫痪者燃起重新直立行走的希望。

来自瑞士洛桑联邦理工学院格莱姆格尔·库尔蒂纳博士（Dr. Grégoire Courtine）和他的同事开发并为患者植入了一个“脑-脊柱接口（brain-spine interface）”，在大脑和脊椎之间建立直接的神经联系。这样，大脑中的植入物便会追踪瘫痪患者运动的意图，这些意图被无线传输到一个处理单元，随后被转换成指令，并通过第二个植入体发回，刺激肌肉运动。

(资料图)

也就是说，该实验的参与者在植入接口后，能够真正意义上以自己的意愿操纵双腿行走。

瘫痪12年后，患者完成自主控制行走

库尔蒂纳博士团队的研究论文于上周三（5月24日）发表在《自然》杂志上，研究结果概述了一位来自荷兰的参与者的成功结果。

图片来源：《自然》

2011年前，格特·扬·奥斯卡姆（Gert-Jan Oskam）在一次摩托车事故中导致瘫痪，当时他的双腿、手臂和躯干均受到不同程度的伤害。奥斯卡姆在上周举行的媒体见面会上表示，“我的愿望是再次行走，我也相信这是可能的。我以前尝试过很多东西，现在我必须学习如何再次正常走路，就像正常人走路一样。”

在进行“脑-脊柱接口”植入手术后，奥斯卡姆神经系统的沟通渠道很快就建立起来，他甚至在训练开始的一天内就迈出了“第一步”。

奥斯卡姆表示，他如今可以至少走出约100米（具体距离取决于当时的天气情况），并且可以在不用手臂借助外力的情况下站立几分钟。他表示，这对他的日常生活非常有帮助，例如没有人帮忙的情况下，他也可以自己站着绘画。

库尔蒂纳博士团队的论文指出，全套“脑-脊柱接口”包括两个需要完全植入的部分，一个植入在患者头部，另一个植入脊髓。大脑的部分通过两个8x8的网格电极监测来自感觉运动皮层的皮质电图信号（ECoG），电极嵌入在钛金属外壳内，厚度与颅骨相同，植入完成后外观与正常人无异。

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外置的两处天线分别为植入设备供电和实时将ECoG信号传输到背负的便携基站进行处理。解码的信号转换为刺激信号，输送到植入背根神经节的脉冲发生器上，这个设备与为帕金森患者提供深脑电刺激的设备基本一致，设备延迟在100ms左右。

值得注意的是，即使是在关闭接口的情况下，患者在感觉、知觉和运动技能方面也有了显著的恢复。在奥斯卡姆的案例中，即使接口关闭，他也可以借助拐杖行走，这是他之前从未做到的。

据悉，荷兰医疗设备公司ONWARD Medical NV与CEA和EPFL已经通过欧洲创新委员会（EIC）获得了欧盟委员会的支持，以开发该接口的商业版本，目标是使该技术在全球范围内可用。

神经系统疾病所致运动缺陷或迈入治疗新时代

《每日经济新闻》记者注意到，库尔蒂纳博士团队的最新研究并不是人类历史上首个能帮助瘫痪患者实现独自行走的研究。此前的研究表明，定向的电脉冲可以刺激瘫痪患者腿部行走所需的神经区域。奥斯卡姆此前也参加过前置试验（STIMO），当时也能行走，但仅限于平地。

脊髓刺激和脑接口在过去也都被使用过，但“它们从来没有像这样被组合在一起，”卫理公会康复中心的神经学家基思·坦西（Keith Tansey）说道。“从生物医学工程的角度来看，这是一个真正的杰作。”

“现在，我可以做我想做的事，当我决定迈出一步时，神经的刺激就会开始。”奥斯卡姆说道。库尔蒂纳博士也表示，团队的最新研究与此前的定向电脉冲刺激是不同的，因为奥斯卡姆可以“完全控制（自己的）刺激参数，这意味着他可以随意停止刺激，可以行走，甚至可以爬楼梯。”

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论文显示，奥斯卡姆虽然是库尔蒂纳博士团队的第一个参与者，但研究人员对该技术未来的可能性充满希望。这项研究验证了在大脑和脊髓之间重新建立神经联系的可能性，而且这种联系发生得非常快。研究人员称，扩大这种连接的范围也可以帮助那些有手臂和手部瘫痪，或者中风的患者。他们还补充称，他们希望缩小该植入设备的尺寸，以便患者便于携带。

库尔蒂纳博士团队公布的这项最新技术能让瘫痪患者更平稳地运动和更好地适应不断变化的地形。研究人员称，这是因为“脑-脊柱接口”重新连接了由于脊髓损伤而中断的两个中枢神经区域。在新技术的辅助下，奥斯卡姆能够轻松地攀爬斜坡、爬楼梯以及穿越有障碍物的复杂地形。

值得注意的是，包括坦西和研究作者在内的其他人强调，这项研究是对单个参与者的概念验证，其他脊髓损伤的患者是否会具有同样的效果还不清楚。

但研究人员相信，这种“大脑和脊髓之间数字桥梁”可能会使其他脊柱部位受伤而导致严重瘫痪的人们广泛受益：首先，研究人员在完全和不完全瘫痪的患者中验证了支配硬膜外电刺激脊髓的生理学原理；其次，他们开发了快速和稳定的校准方法，使患者在家里就能够自行操作“脑-脊柱接口”；最后，该团队的接口在另外两名四肢瘫痪的患者身上也表现出了类似的稳定性。

“大脑和脊髓之间数字桥梁的概念预示着一个治疗神经系统疾病导致的运动缺陷的新时代。”研究人员们写道。

（文章来源：每日经济新闻）

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责任编辑：hnmd003

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