腦-脊柱接口讓癱瘓者“用思想走路”

12年前，一場自行車事故導致現年40歲的Gert-Jan Oskam在頸部脊髓受損后雙腿癱瘓、手臂部分癱瘓。但是最近，Oskam又能站起來走路了，這要歸功于一種裝置在他的大腦和受傷部位下方的神經之間建立了一座“數字橋梁”。

Oskam說，植入物改變了他的生活。“上周，有件東西需要粉刷，卻沒有人幫我。所以我拿著助步器和顏料，站著自己動手。”他說。

這種被稱為大腦-脊柱接口的設備，建立在瑞士洛桑聯邦理工學院神經系統科學家Grégoire Courtine和同事之前工作的基礎上。2018年，他們證明，用電脈沖刺激脊柱下部并結合強化訓練，可以幫助脊髓損傷的人重新行走。

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Oskam是那次試驗的參與者之一。這個新系統利用了Oskam已有的脊椎植入物，并將其與插入他顱骨的兩個圓盤狀植入物配對，這樣兩個有64個電極的網格就固定在覆蓋于大腦的膜上。

當Oskam想到走路時，顱骨植入物會檢測到大腦皮層（大腦的外層）的電活動。這個信號由Oskam背包里的一臺電腦無線傳輸和解碼，然后將信息傳輸到脊髓脈沖發生器。

Courtine說，之前的設備“更像是一種預先編程的刺激”，它產生了行走動作。“現在，情況完全不同了，因為Oskam可以完全控制刺激的參數，這意味著他可以停下來、走路甚至爬樓梯。”

“以前是刺激控制著我，現在我用我的思想控制刺激。”Oskam說，“當我決定邁出一步時——只要我產生這個想法，模擬就會啟動。”

在使用大腦-脊柱接口進行約40次康復治療后，Oskam重新獲得了自主移動腿和腳的能力。僅靠脊髓刺激不可能實現這種自主運動，這表明，使用這種新設備的訓練課程促進了神經細胞的進一步恢復，這些神經細胞在Oskam受傷期間并未完全切斷。如果使用拐杖，Oskam也可以在沒有設備的情況下短距離行走。

新西蘭奧克蘭大學神經科學家Bruce Harland說，脊髓功能的持續改善對脊髓損傷患者來說是個好消息。“因為即使是長期的慢性損傷，仍存在幾種不同的治療方法。”

澳大利亞阿德萊德大學神經科學家Anna Leonard說，對于改善脊髓損傷患者的功能來說，這“無疑是一個巨大的飛躍”。而干細胞等其他干預措施仍有進一步改善治療效果的空間。她還補充說，雖然大腦-脊柱接口使行走能力恢復，但其他功能，如膀胱和腸道控制，不是該設備的目標。

澳大利亞西悉尼大學生物醫學工程師Antonio Lauto說，侵入性較小的設備將是理想的選擇。Oskam的一個顱骨植入物在5個月后因感染而被移除。然而，植入該裝置的洛桑聯邦理工學院神經外科醫生Jocelyne Bloch表示，與收益相比，風險很小。她說:“總會有一點感染或出血的風險，但冒這個險是值得的。”

Courtine的團隊目前正在招募成員，想研究類似的設備能否恢復手臂的運動。

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