脊髓植入新型电子设备 瘫痪者成功恢复行走

李少维编译

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【新唐人北京时间2022年02月15日讯】2月7日发表于《自然·医学》(Nature Medicine)期刊的一份研究称发明了一种新型植入设备,让三名接受实验的瘫痪者当天即可站起来步行、骑自行车,甚至去划皮艇。

很多脊髓受损的人长期要面对瘫痪的生活。目前有一些办法能够逐渐帮助一部分人恢复一些行动能力,比如刺激神经轴突(axon)再生。但是由于受损部位经常出现严重的疤痕组织,仍然阻断神经元之间的通讯,所以研究人员还在寻找减少疤痕组织的方法改善治疗效果。

另一种方法是在神经受损的部位植入电子设备,形成一条旁路,代替阻断的神经进行大脑和肢体之间的信号沟通,这种方法也可行。比如在大脑或是受损部位的上游(即靠近大脑的一端)植入一个设备,负责接收来自大脑的神经活动信号。在受损部位的下游一端再植入一个设备,负责将来自大脑的神经信号传递给控制肢体活动的肌肉。这是最理想的情况,不过现在还办不到。

据科技艺术(Ars Technica)网报导,新的研究实现了其中的一部分功能,效果已经相当显着:只需一个植入设备,里面设定好运动信号,刺激特定的神经,从而让患者实现肌肉的运动。

为了实现对肌肉的控制,研究人员必须先确定哪些神经纤维束对应控制哪些下肢的肌肉。研究组找到了27个实验对象,查看他们的脊髓神经藉以建立通用模型。研究者用CT或MRI扫描来了解他们脊髓神经的情况。结果发现,虽然脊椎的结构因人而异,不过控制肌肉群的神经束大小类似。

最终,研究组利用这些数据设计了一个由16个电极组成的植入设备,足够控制所需要刺激到的所有神经束。

这时,三名志愿者报名参加实验,他们都失去了对下肢的控制能力。研究人员再用MRI扫描检查下肢特定肌肉的运动与神经束的对应关系。比如,移动他们腿部的时候,观察哪些脊椎神经得到激活,这就说明这种运动与这些神经束相关。

使用之前扫描得到的通用脊椎神经模型结合这项个人化的神经与运动的相关信息,研究人员为每个人定制了植入设备,并设计出各种程序控制植入的电极,发出模拟神经信号抵达和控制不同的肌肉,从而协调一致实现某种肢体运动的效果,比如走步或骑车等。这个过程只需大约一个小时即可完成。

研究称效果很惊人。在植入设备的当天,这些患者就可借助一些辅助设备在跑步机上走动。

在看到步行运动的显着效果后,研究人员又尝试了一些不同的运动程序,比如骑自行车、划皮艇,效果也很好。

更惊人的是,研究称其中两人在使用了这种设备后,逐渐开始能够自主地控制自己的下肢。这可能是因为这两人的神经连接还没有完全阻断,只是以前连接的信号太弱,在植入设备的刺激下,这些运动信号逐渐增强,使他们恢复了一定的自主运动的能力。

下一步,研究者考虑将增加电极的数量,以适应各种人的身体情况。另外,这种设备在使用后,还可以根据其控制每个人肌肉的情况进行反馈和调整,以不断改善从而达到更精确的控制效果。◇

(转自大纪元/责任编辑:李晓梅)

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