科學家開發軟件刺激系統，可令癱瘓病人重新行走

你能想像這樣一個奇怪的景象嗎？一個癱瘓的老鼠用它兩條後腿，在計算機的控制下邁著精準的步伐走路。 “這真有點兒科學怪人的感覺，”Gregoire Courtine說道，他是瑞士洛桑聯邦理工大學的一名神經科學家。他在近期一篇論文中，闡述了利用電子學讓癱瘓動物恢復正常運動。
這項研究的研究人員希望嘗試用電子脈衝刺激癱瘓患者的脊髓，繼而幫助他們重新恢復行走的能力，這些信號可以替代那些通過脊髓傳遞給大腦的普通命令，因為脊椎受傷後，傳遞到大腦的行走命令也因此被中斷。

今年春天，來自路易斯維爾大學和加州大學洛杉磯分校的研究人員透露，有四個多年殘疾的男人，他們的腳，臀部，腳踝，還有腳趾都能動了，在使用了刺激脊髓的設備（該設備運用了一種叫硬膜外刺激的技術）之後，他們甚至可以站起來。雖然他們的運動幅度還比較小，無法做到獨立行走，但這項技術能幫助他們鍛煉自己的腿，逐漸恢復一些運動機能。

目前，硬膜外刺激存在一定局限，因為電子脈衝無法刺激產生復雜且高協調性的動作。另外在人體測試中，所有的動作都需要手工控制。因此，Courtine專門開發了一套軟件系統，他先拍攝老鼠行動的影片，並把相關圖片導入進軟件之中，該軟件可以快速調整刺激類型，產生同步的步伐運動。
這套系統也可以幫助人類保持身體平衡，有節奏地走路。系統越完善，被刺激的癱瘓患者走路就輕鬆，因為大腦不用不斷地做出走路的決策判斷了。

為了達到理想的效果，瑞士科學家割斷了六隻老鼠的脊髓，並在它們脊柱的後半部分植入了柔性電極，​​此外這些老鼠還被注入了一種名為血清素激動劑（serotonin agonist）藥物，可以讓脊髓做好與腿部的溝通。科學家們用護具支撐住老鼠的重量，然後把它們放在簡易的跑步機上，和一條設置了障礙的跑道上。


“這是一個閉環控制系統，雖然試驗老鼠的大腿完全麻痺了，但仍可以實時調整腿部運動。”Courtine說道。每隻老鼠至少連續走了一千步，並成功通過了為它們設計的樓梯。 Courtine團隊希望明年可以把這套系統用在人體測試。 “我們的想法是把這套軟件系統應用在殘疾人康復上。”現有證據顯示，脊髓和大腿的持續鍛煉，可以幫助大腦恢復曾被切斷的運動聯繫。
要讓癱瘓患者實現自主行走，硬膜外刺激技術​​仍然有很長一段路要走。患者希望可以自己控制運動，這意味著未來，該系統需要在自動程序與用戶自主選擇運動之間找到一個平衡。

Courtine表示，他們正在開發一個腦機介面，希望在大腦的運動皮質中植入電極，記錄人類的運動意圖，最終實現讓患者自己控制脊髓刺激器，並按照自己的想法走路。

via MIT


資料來源：雷鋒網
編輯：Tino