《自然》最新重磅研究:“脑-脊髓”接口让瘫痪12年的患者重新站立

2023-05-25 周晨 深究科学 发表于上海

EES疗法的机制就是通过发射无痛电击来模拟大脑向脊髓发送神经信号的过程,重新激活脊髓损伤患者的运动神经系统。

导读

在电影《触不可及》中,成功的商人菲利普因滑翔伞事故导致脖子以下瘫痪,过了很长一段与世隔绝的生活。但作为富豪的他能够聘请一位生活助理,24小时看护他的起居。

在日常生活中,普通瘫痪患者的近况则更为窘迫。他们不仅无法正常运动,还需要家人专门照料,一度让许多瘫痪患者和家庭都陷入了被脊髓损伤“绑架”的黑暗之中。

所幸,最新的“脑-脊髓”接口(BSI)或许可以打破这种困境。

5月25日,《自然》(Nature)报道了一项最新研究,洛桑联邦理工学院(EPFL)研究人员测试了一种“脑-脊髓”接口(BSI),这项技术能够将大脑与瘫痪者的脊髓连接起来,甚至还能促进神经恢复。

未来,在“脑-脊髓”接口技术的助力下,瘫痪患者或将迎来全新生活。

“如果把神经系统比作一辆车的话,那么脊髓就是引擎,现在引擎熄火了,我们该怎么办,首先要做的就是加满加邮箱的油”。

2013年,瑞士洛桑联邦理工学院神经科学家格雷古瓦·库尔廷(Gregoire Courtine)在TED大会上借用这样一个比喻,介绍了团队解决脊髓损伤的最新技术——硬膜外电刺激(epidural electrical stimulation)。

脊髓损伤会破坏大脑与控制行走的脊髓区域之间的信号交流,导致最终瘫痪。解决脊柱损伤的问题和解决汽车熄火的问题有着异曲同工之处,首先要做的就是解决“引擎动力不足”的问题——恢复大脑和脊髓之间的神经交流。

此前,EES疗法的机制就是通过发射无痛电击来模拟大脑向脊髓发送神经信号的过程,重新激活脊髓损伤患者的运动神经系统。

5月25日,库尔廷携手EES疗法再次归来,脊髓损伤治疗技术也得到了全面升级。相关论文发表在今日的《自然》杂志上。

12年前,事故使40岁的Gert-Jan Oskam颈部脊髓受到严重损伤,导致双腿和部分手臂瘫痪。

在这项研究工作中,研究者让Oskam借助一个能在他的大脑与损伤以下的神经之间建立“数字桥梁”的设备,成功恢复了行走能力。

具体来说,库尔廷研究团队测试了一种“脑-脊髓”接口,通过植入记录和刺激系统,实现大脑和脊髓的数字化连接,另外通过模拟硬膜外电刺激,连接大脑和脊髓皮层区域,帮助手臂和腿部瘫痪的患者恢复行走能力。

这个接口校准速度极快,在几分钟内就能完成,并且运行稳定,能够维持一年以上。此外,接口还能让患者自然地控制其腿部在站立、行走、爬楼梯,甚至是在复杂地形处运动。

瘫痪患者尝试走楼梯

与之前不一样的是,这项技术的一大亮点就在于:它被发现能够促进神经的恢复。患者在植入装置关闭后,仍能使用拐杖行走,这也为瘫痪恢复后自然运动的控制力搭建了一个框架。

“脑-脊髓”接口也是对于以往同类技术的一次全新升级。过去的技术需要患者佩戴运动传感器,而且患者腿部的运动也不能有效适应不断变化的地形。

该“脑-脊髓”接口在感觉运动皮层硬膜外放置了皮质植入物,这两个皮质植入物由64个电极组成,实现大脑和脊髓的数字化连接,增加了患者对肌肉活动时间和幅度的控制,从而能够让瘫痪患者更好地恢复站立和行走的行为。

在感觉运动皮层硬膜外放置两个由64个电极组成的皮质植入物

两项临床试验过程中下肢运动评分的变化

这对于脊髓损伤患者来说,无疑是一大福音。

未来,该技术可以帮助瘫痪的患者恢复行动能力和生活质量,也为神经科学和康复医学研究提供了新的方向。

原始出处:

Dyani Lewis. Walking naturally after spinal cord injury using a brain–spine interface. Nature, 2023.

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