大数跨境
0
0

《自然》:为大脑和脊髓间搭建的“数字桥梁”让瘫痪者能自然行走

《自然》:为大脑和脊髓间搭建的“数字桥梁”让瘫痪者能自然行走 浦江同舟
2023-06-17
2

《自然》

科技的进步让科幻小说照进现实。


2011年的一场车祸让格特·扬·奥斯卡姆脊髓受损,导致腰部以下瘫痪。科学家在他体内植入一种装置,好比在大脑和脊髓之间建立了一座“数字桥梁”,让他再一次站起来,并能自然行走。



这项成果于近日在《自然》发表。由瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的Grégoire Courtine和同事开发的这种植入装置,能让脊椎损伤患者实现自主运动控制,帮助其更自然和适应性的站立和行走。研究还发现该装置能促进神经恢复,在植入装置关闭后,患者仍能使用拐杖行走。


论文标题

自然行走和非自然行走


如果脊髓损伤破坏了大脑与脊柱控制行走区域之间的通信,就会导致瘫痪。


一般要恢复这类瘫痪患者的运动能力,就是对脊髓区域进行电刺激,通过预先编程序列来刺激特定的运动神经元,实现站立和行走。但是,这不仅需要患者佩戴专门的运动传感器,还因为是依靠刺激而不是意识才完成的行走,所以不能算是自然行走


项目受益者奥斯卡姆之前就接受过刺激技术疗法,但他表示,虽然当时的确恢复了部分行走能力,但这种被动运动方式一度让他产生陌生感,觉得思想和身体之间存在距离。而这一次,感受度完全不一样了。


以前是刺激在控制我,现在是我在控制刺激。


整合系统成就“数字桥梁”

为了建立这座“数字桥梁”,研究人员在奥斯卡姆的头骨和脊髓中分别植入了2个电极系统,通过这一脑-脊髓接口(BSI),让大脑和参与行走的脊髓区域连接起来


BSI设计示意图


植入大脑的思想解码器被嵌入在一个直径50毫米的圆形钛壳中。该装置能观察到当患者试图移动身体的不同部位时,大脑的哪些部分会被激活,继而将某些电极的活动与特定的意图相匹配。脊椎内则植入能传递刺激信号的桨式导联电极,可以向身体的不同部位发送电信号,引发运动。研究人员还设计了一个个性化耳机作为外部天线,确保与植入物的可靠耦合。


超出预期的效果


在植入BSI的第一个疗程,奥斯卡姆就可以调动他的臀部肌肉。从躺着的姿势到控制臀部肌肉的活动来产生扭转,奥斯卡姆只用了不到两分钟的时间,准确度为97%。在接下来的几个月里,研究人员对脑-脊柱接口进行微调,以让其更好地适应行走和站立等基本动作。


经过一年的治疗,即使没有脑-脊柱接口的帮助,他的运动能力也有了明显改善,能在房子里独立行走,甚至进出汽车或与朋友站在酒吧里喝饮料。


青年50人论坛 新科技新业态

2020年以来,上海创新创业青年50人论坛连续举办,已成为创新创业青年跨界交流、思想碰撞的重要平台,成为统战工作围绕中心、服务大局的重要品牌。


为更好地助力青年投身创新、成功创业,助力上海成为青年创新创业的热土,市委统战部推出“青年50人论坛 新科技新业态”专栏,介绍世界领先的科研成果、不断涌现的新兴业态,报道动态,交流信息。


参考文献:

DOI:10.1038/s41586-023-06094-5

栏目支持: 市科技工作党委、市教卫工作党委

编辑:彭湖

【声明】内容源于网络
0
0
浦江同舟
凝聚多彩声音,讲好统战故事,共绘申城同心圆
内容 4441
粉丝 0
浦江同舟 凝聚多彩声音,讲好统战故事,共绘申城同心圆
总阅读5.3k
粉丝0
内容4.4k