脑-脊髓接口让瘫痪者重新站立

脑-脊髓接口让瘫痪者重新站立
12年前，格特·扬·奥斯卡姆（Gert-Jan
Oskam）因为一场自行车事故导致颈部脊
髓受损，腿部和手臂部分瘫痪。

近日，瑞士
洛桑联邦理工学院副教授格雷瓜尔·库尔
廷（Grégoire Courtine）和洛桑大学医院
神经外科医生乔斯林·布洛赫（Jocelyne
Bloch）的团队，通过设计一种连接大脑
和脊髓的装置，帮助奥斯卡姆重新实现了
自然站立和行走。

该装置还被发现能促进
神经恢复，患者在植入装置关闭后仍能使
用拐杖行走。

该研究论文发表在《自然》杂
志上。

脊髓损伤会中断大脑与脊髓区域之间的通信，导致瘫痪。

之前恢复这类瘫痪患者运动能力的技术，需要对脊髓区域进行电刺激来实现站立和行走。

然而，患者不仅需要佩戴运动传感器，而且腿部的运动很难适应不断变化的地形和需求。

在这项新研究中，研究团队测试了一种脑-脊髓无线接口（BSI），其主要包括2个需要完全植入的部分，一个植入患者头部，用来解码人在思考行走时大脑产生的电信号，另一个植入脊髓，是一个连接到电极阵列的神经刺激器，由此实现了大脑和脊髓的数字化连接。

然后研究人员使用机器学习程序来观察，当患者移动身体的不同部位时，大脑的哪些部位会亮起。

这相当于一种“思想解码器”，能够将特定电极的活动与特定的意图相匹配。

接下来，研究人员使用另一种算法将大脑植入物连接到脊柱中的设备，后者被设置为向患者身体的不同部位发送电信号，由此引发运动。

实验中，研究人员首先在患者站立时测试BSI能否支持其自愿抬高脚。

结果显示，在仅仅5分钟的校准后，BSI就可以支持对髋屈肌活动的持续控制，这使得患者的肌肉活动比没有BSI的尝试前增加了5倍。

接下来，BSI实现了连续、直观和稳健的行走控制。

“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。

”
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，这是之前从未做到的。

这说明该装置或还能促进神经恢复。

本研究共同通讯作者Guillaume Charvet提到：“得益于基于自适应人工智能方法的算法，运动意图可以从大脑记录中实时解码。

然后，这些意图被转化为对脊髓的一系列电刺激，进而激活腿部肌肉以实现预期的运动。

我们开发的这个数字桥梁可以无线操作，允许患者实现独立活动。

”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。

（本刊综合
）
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