2014年9月24日,Science Translational Medicine雜志發表了瑞士聯邦理工學院洛桑(EPFL)研究人員的最新研究成果,即該研究團可實時控制癱瘓小鼠的肢體,使其恢復行走。
人體需要電流來發揮功能,比如人腦的電流輸出為30瓦。當神經系統回路損傷時,電信號的傳遞也受到阻礙,通常將導致毀滅性的神經失調(如癱瘓)。神經系統的電刺激能在不同程度上減緩這種神經失調,例如,深度腦刺激能幫助治療帕金森病引起的震顫;對于被截肢者,電信號能刺激其斷肢的神經,修復觸覺;脊髓電刺激能修復脊髓損傷病人的行動控制能力。那么,電信號能幫助癱瘓者自由行走么?
脊髓從中背部完全切斷的小鼠,腦中發出的信號不能到達下部脊髓,對其肢體沒有任何控制能力。從中植入軟電極,對脊髓發出電流刺激,使之重新被激活,從而正常行走并實時控制運動方向和抬腿高度。研究人員發現小鼠的肢體抬升高度和電刺激頻率之間有直接關系,并根據這個關系和小鼠的行走模式(步態),專門設計了使小鼠步幅適應障礙物或者臺階的電流。2015年夏天,研究人員將采用瑞士洛桑大學附屬醫院(CHUV)的整合新型監測和復原技術的新步幅平臺(Gait Platform)對脊髓完全損傷的病人進行電流試驗。該平臺由神經科學家Grégoire Courtine帶領的科研團隊設計,位于由專門訂制的設備(跑步機、地面支持系統、14個用于檢測病人身體反射標記的紅外相機以及兩個錄像)組成,能采集大量的身體運動信息。這些信息能為監控和設備的微調而完全同步化,以獲得更好的輔助效果和電刺激信號。
這項重大成果是由歐洲NEUWalk項目發展起來的。神經工程師Silvestro Micera認為,神經系統的工作原理的揭示有助于發展更有效的神經義肢技術。研究人員同時也正在進一步探究從大腦中解碼肢體運動信號并利用該信號刺激脊髓的可能性。
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