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脑-脊接口让瘫痪者用“意念”走路
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12年前，脊髓损伤导致他颈部以下瘫痪，但一种新设备使他能够行动自如。图为Gert-Jan Oskam借助拐杖走路。图片来源： CHUV/Gilles Weber 本报讯 12年前，一场自行车事故导致现年40岁的Gert-Jan Oskam颈部脊髓受损，造成双腿瘫痪、手臂部分瘫痪。然而，Oskam最近又能站起来走路了。这归功于一种装置在他大脑和受伤部位下方的神经之间建立了一座“数字桥梁”。5月24日，相关论文发表于《科学》。 Oskam说，植入装置改变了他的生活。“上周，我需要粉刷一件东西，却没有人帮忙。于是我拿着助步器和颜料，站着自己动手了。”他说。 这种将大脑与脊柱连接起来的设备被称为脑-脊接口，它建立在瑞士洛桑联邦理工学院神经系统科学家Grégoire Courtine和同事之前工作的基础上。2018年，他们证明，用电脉冲刺激脊柱下部并结合强化训练，可以帮助脊髓受损的人重新行走。 Oskam是那次试验的参与者之一。这个新系统利用了Oskam已有的脊椎植入物，并将其与插入颅骨的两个圆盘状植入物结合在一起。这样就使两个有64个电极的网格固定在覆盖于大脑的膜上。 当Oskam想走路时，颅骨植入物就会检测到大脑皮层的电活动。这个信号由Oskam放在背包里的一台电脑进行无线传输和解码，然后将信息发送到脊髓脉冲发生器。 Courtine说，之前的设备“更像是一种预先编程的刺激”，产生了机器人般的行走动作。“现在情况完全不同了，因为Gert-Jan可以完全控制刺激的参数，这意味着他可以停下来、走路甚至爬楼梯。” “以前是刺激控制着我，现在是我用我的思想控制刺激。”Oskam说，“当我决定迈出一步时，只要我想好了，模拟就会启动。” 在使用脑-脊接口进行约40次康复治疗后，Oskam重新获得了自主移动腿和脚的能力。仅靠刺激脊髓不可能实现这种自主运动。这表明，使用这种新设备的训练课程促进了神经细胞进一步恢复，这些神经细胞在Oskam受伤期间并未完全被切断。如果使用拐杖，Oskam也可以在没有设备的情况下短距离行走。 新西兰奥克兰大学神经科学家Bruce Harland说，脊髓功能的持续改善对脊髓损伤患者是个好消息。“因为即使是长期的慢性损伤，仍存在几种不同的治疗方法。” 澳大利亚阿德莱德大学神经科学家Anna Leonard说，对于改善脊髓损伤患者的功能来说，这“无疑是一个巨大的飞跃”。而干细胞等其他干预措施仍有进一步改善治疗效果的空间。她还补充说，虽然脑-脊接口能恢复行走能力，但其他功能，如膀胱和肠道控制，还不是该设备的目标。 西悉尼大学生物医学工程师Antonio Lauto说，侵入性较小的设备将是理想选择。Oskam的一个颅骨植入物在5个月后因感染而被移除。然而，植入该装置的洛桑联邦理工学院神经外科医生Jocelyne Bloch表示，与收益相比，其风险很小。她说：“总会有一点感染或出血的风险，但冒这个险是值得的。” Courtine团队目前正在招募成员，希望研究类似的设备用于恢复手臂运动。 相关论文信息： https://doi.org/10.1038/s41586-023-06094-5 |
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