癱瘓意味著什麼？

在過去，這可能意味著無法再次依靠自己的雙腿行走，但近些年來已經發展出了硬膜外刺激這樣的技術，可以透過外源電刺激啟用背根神經元，結合康復訓練幫助癱瘓者取回行走能力。

今天，該團隊再次在《自然》雜誌發表研究論文，讓技術再上一層。與之前不同，對背根神經元的刺激不再是固定的程式，而是透過腦脊介面（BSI）實現了對大腦指揮意圖的解碼-輸出，也就是說志願者能夠真正意義上以自己的意願操縱雙腿行走。

腦脊介面構建的聯絡校準速度快且穩定，志願者能夠相對容易地站立、行走、爬樓梯以及穿過複雜地形。在經過一定時長的訓練之後，志願者能夠在腦脊介面關閉的情況下自行依靠柺杖行走，相關神經功能得到了恢復。

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首先我們來看一下整個系統的組成。

全套腦脊介面包括兩個完全植入的部分。大腦的部分透過兩個8×8的網格電極監測來自感覺運動皮層的皮質電圖訊號（ECoG），電極嵌入在鈦金屬外殼內，厚度與顱骨相同，植入完成後外觀與正常人無異。

外接的兩處天線分別為植入裝置供電和實時將ECoG訊號傳輸到揹負的便攜基站進行處理。解碼的訊號轉換為刺激訊號，輸送到植入背根神經節的脈衝發生器上，這個裝置基本與為帕金森患者提供深腦電刺激的裝置一致。裝置延遲在100ms左右。

腦脊介面結構

腦脊介面使用起來校準速度還是相當快的，志願者測試抬腳，只需五分鐘，就能在腦脊介面的輔助下持續控制髖屈肌活動，肌肉活動增加了5倍。

在行走測試中，腦脊介面也表現良好，裝置開啟時志願者能夠在柺杖的輔助下自如控制行走和停止，也不損害平衡能力。

與單獨電刺激相比，使用腦脊介面志願者的步態特徵明顯更接近健康人。

腦脊介面能恢復志願者的行走能力

這項研究的志願者已經參加過之前的前置試驗（STIMO），當時雖然也能行走，但是隻能在平地上走路。在腦脊介面的輔助下，他能夠輕鬆地攀爬斜坡、爬樓梯以及穿越有障礙物的複雜地形。

志願者的神經恢復也有了進一步的改善。在40次神經康復訓練之後，志願者的獨立行走能力有了顯著的改善，WISC II評分從未參加任何試驗時的6分增加到了16分。

裝置整體的穩定性也相當不錯，完成訓練1年之後，仍能夠保持有效。

參與者能夠在腦脊介面的幫助下爬樓梯了

兩次臨床試驗前後下肢運動評分的變化

行走能力的改善切實地提升了志願者的生活質量，他能夠再次在房子周圍獨立行走，自如上下車，和朋友們一起站著喝酒了。

為了方便志願者自己操作，研究者們也製作了腦脊介面操縱的家庭版本，使用觸控式螢幕介面，讓志願者能夠自己設定刺激程式，全程操作不超過5分鐘。這樣他就能自己更改設定，使用腦脊介面做康復訓練或者輔助日常生活了。

腦脊介面無疑能夠大幅度改善癱瘓者的生活質量，但它還有很多需要進步的地方。例如裝置還需要進一步小型化，通訊能力可以進一步增強，植入的感染風險還需要多注意，以及目前它只能解決行走相關問題，而下肢神經參與的更多排洩等問題讓技術還有更大研究空間。

參考資料：

[1]https://www.nature.com/articles/s41586-023-06094-5

[2]https://www.nature.com/articles/d41586-023-01728-0

來自： 奇點網