發(fā)布日期：2016-08-16

8月11日，《自然》出版社旗下的《科學(xué)報告》刊登了一項讓人感到驚訝的研究，8名癱瘓多年的脊髓損傷患者，通過大腦控制機器訓(xùn)練，他們的下肢的肌肉功能和感知功能得到部分恢復(fù)。

腦機接口（brain-machine interfaces）

這種訓(xùn)練通過腦機接口（brain-machine interfaces，也叫大腦端口）配合虛擬現(xiàn)實（VR）和機器外骨骼完成。整個過程大概是這樣的，在佩戴這三種設(shè)備之后，患者通過虛擬現(xiàn)實場景想象行走過程，腦機接口在捕捉到神經(jīng)信號之后，提取行走信號，指示機器外骨骼帶著下肢做相應(yīng)的動作。

這項振奮人心的研究由美國杜克大學(xué)著名神經(jīng)科學(xué)家Miguel Nicolelis領(lǐng)導(dǎo)，這項研究是巴西圣保羅「再次行走計劃」（Walk Again Project）的一部分，這個計劃旨在讓那些因脊髓損傷和中風(fēng)等原因?qū)е掳c瘓的患者，重新站立起來，并實現(xiàn)獨立生活。

Miguel Nicolelis教授和他的設(shè)備

當(dāng)我們開展這個項目的時候，我們沒有預(yù)料到會有如此驚人的臨床效果。我們的研究結(jié)果表明，癱瘓的患者利用腦機接口配合VR和外骨骼，經(jīng)過一段時間的訓(xùn)練，可以提高他們下肢的活動和感知能力，甚至還會改善因癱瘓而導(dǎo)致的一些器官的功能（例如大便失禁等）障礙。直到現(xiàn)在為止，沒有任何人能夠讓完全癱瘓多年的人重新活動起來。」來自巴西的杜克神經(jīng)工程中心主任Nicolelis說。

在這項研究中，有一些患者在接受7個月的訓(xùn)練之后，就開始發(fā)生一些變化。一年之后，有4名患者下肢的感知能力和肌肉控制能力發(fā)生了顯著變化，以至于醫(yī)生把診斷結(jié)果從一年前的完全癱瘓改成部分癱瘓。

佩戴腦機接口和VR的患者在學(xué)習(xí)配合使用訓(xùn)練設(shè)備

大部分患者發(fā)現(xiàn)自己的膀胱控制能力和腸道功能得到改善，他們對通便劑和導(dǎo)管的依賴顯著降低。Nicolelis說，這些改善可以降低癱瘓患者因感染而導(dǎo)致的死亡風(fēng)險。

近年來研究人員開始利用腦機接口，在患者的大腦和電腦以及假肢之間建立聯(lián)系。在過去的20年中，Nicolelis一直致力于建立并調(diào)教腦機接口，他已經(jīng)記錄了數(shù)百種大腦神經(jīng)信號，從那些看似「雜亂無章」的信號里，他提取了控制行動的信號，并利用這些信號成功地在外骨骼上重現(xiàn)了相應(yīng)的動作。

分析處理大腦信號

Nicolelis和他的同事堅信，通過每周的訓(xùn)練，那些因車禍、跌落等外傷導(dǎo)致癱瘓的患者的脊髓神經(jīng)信號通路可以恢復(fù)。這也在本次研究中得到了證實，此次招募的志愿者中，有5名患者癱瘓5年以上，還有2名患者癱瘓超過10年。他們幾乎都得到了較好的恢復(fù)。

尤其是那個癱瘓13年的32歲女患者，發(fā)生在她身上的變化可以用「戲劇性」來形容。在接受訓(xùn)練之前，即使給她提供支持工具，她也沒辦法站起來；在接受完整的訓(xùn)練之后，在支持工具和醫(yī)師的幫助下，她竟然可以行走。到13個月的時候，在安全帶的支撐下，她就可以自主地移動雙腿。

訓(xùn)練中……

Nicolelis說，一項早期的研究發(fā)現(xiàn)，大部分癱瘓患者的部分脊髓神經(jīng)是完好的，由于與大腦之間信號中斷，那些神經(jīng)就靜靜地躺在那里，通過腦機接口和外骨骼可以重新激活這些『沉睡』的神經(jīng)。即使只有一小部分神經(jīng)保持完好無損，通過這種訓(xùn)練，也可以使患者機體的部分功能得以恢復(fù)。

截止目前，幾乎所有參與到Nicolelis這項研究的志愿者都還在接受訓(xùn)練，他們接受訓(xùn)練的時間已經(jīng)超過2年了。Nicolelis和他的同事正計劃發(fā)表這些患者后續(xù)的研究數(shù)據(jù)。他們還打算在癱瘓時間非常短的患者身上開展臨床研究，他們想了解如果快速地開展這種治療是不是會使患者恢復(fù)的更好更快。

當(dāng)然，考慮到在醫(yī)院接受治療的成本和便利問題，Nicolelis團隊也在考慮開發(fā)一款可以在家使用的設(shè)備。

來源：醫(yī)谷