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大腦植入電極使癱瘓猴子重新走路

摘要:人的行走功能更為復(fù)雜。比如說,走路時(shí)的步態(tài)就是由另外的神經(jīng)細(xì)胞控制的。所以,理想中的人體裝置需要一個(gè)人腦-電腦接口以處理更多的信息。

  過去十多年來,神經(jīng)生物學(xué)家GregoireCourtine是不折不扣的空中飛人,每隔幾個(gè)月他都要往返于瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院和北京中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所的實(shí)驗(yàn)室之間。

  這樣的旅行讓人精疲力盡,有時(shí)為了節(jié)約時(shí)間,他甚至早上飛抵北京進(jìn)行實(shí)驗(yàn),完成之后連夜再飛回瑞士。

  他的努力終于獲得了回報(bào),近日,他和他的團(tuán)隊(duì)成功地通過在大腦植入無(wú)線電極和脊髓植入刺激電極配合讓因脊髓受傷而癱瘓的猴子恢復(fù)了行走能力。

  因?yàn)橹袊?guó)總體來說對(duì)于使用靈長(zhǎng)類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)持歡迎態(tài)度,并且沒有繁瑣的規(guī)章來限制其應(yīng)用,Courtine教授的大部分實(shí)驗(yàn)都在北京進(jìn)行。

  此次實(shí)驗(yàn)的成功并不是突然發(fā)生的,Courtine教授的團(tuán)隊(duì)在此之前已經(jīng)在大鼠中進(jìn)行了十年之久的實(shí)驗(yàn)。

  令人高興的是,猴子對(duì)這個(gè)方法的反應(yīng)與大鼠非常相似。

  科研人員首先讓健康的猴子在跑步機(jī)上行走,并記錄大腦在此時(shí)發(fā)出的電信號(hào)。

  與此同時(shí),他們還記錄了脊髓里的電信號(hào),此處的神經(jīng)細(xì)胞接受了大腦的信號(hào),并向腿部的肌肉發(fā)出指令。

  在因脊髓受傷而癱瘓的猴子身上,一個(gè)微電極陣列被植入大腦以記錄并解碼那些試圖控制腿部運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)。

  這些信號(hào)通過無(wú)線傳輸被送往位于下脊髓中的電脈沖發(fā)生裝置,這些脈沖將能夠刺激猴子腿部的肌肉進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

  這個(gè)方法實(shí)際上運(yùn)用了一套配對(duì)的無(wú)線裝置繞過了受損的脊髓,而成功地將大腦產(chǎn)生的指令送到了腿部。

  經(jīng)此治療的猴子不僅恢復(fù)了雙腿的協(xié)調(diào)功能,還能夠支撐起自己的體重,后者對(duì)于運(yùn)動(dòng)功能來說是非常重要的。

  Courtine教授的團(tuán)隊(duì)并不滿足于此,他們正在試圖改進(jìn)猴子對(duì)腿部肌肉的控制,讓它們能夠保持平衡并且能繞過障礙。

  下一個(gè)目標(biāo)自然是把這個(gè)方法運(yùn)動(dòng)到人身上,Courtine教授已經(jīng)在瑞士開始了前期臨床研究,他們已經(jīng)在兩位部分癱瘓病人的腿部植入了電脈沖發(fā)生器以刺激腿部肌肉,但并沒有在患者的腦部植入電極。對(duì)于部分癱瘓的病人來說,這可能足以刺激其尚完整的部分神經(jīng)而加速恢復(fù)。

  不過,這離真正在完全癱瘓患者中應(yīng)用還有一定的距離。在猴子實(shí)驗(yàn)中,電極在猴子受傷前就被植入了大腦內(nèi),因此在受傷后很容易判斷哪些信號(hào)是大腦發(fā)給腿部肌肉的。而這在人身上就無(wú)法做到。

  此外,人的行走功能更為復(fù)雜。比如說,走路時(shí)的步態(tài)就是由另外的神經(jīng)細(xì)胞控制的。所以,理想中的人體裝置需要一個(gè)人腦-電腦接口以處理更多的信息。

  Courtine教授認(rèn)為,可能還需要10年才能真正把這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到人身上。不過,因?yàn)閷?duì)于靈長(zhǎng)類動(dòng)物研究的開放態(tài)度,“中國(guó)已經(jīng)在將科學(xué)轉(zhuǎn)化為醫(yī)學(xué)的道路上獲得了先機(jī),并將從中率先受益。”

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