科技大突破!這套軟體將可以讓癱瘓病患再度行走

你能想像這樣一個奇怪的景象嗎?一隻癱瘓的老鼠用它兩條後腿,在電腦的控制下邁著精準的步伐走路。「這真有點科學怪人的感覺」Gregoire Courtine 說,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。

  • 有望幫助殘障人士重新站立,但硬膜外刺激仍有侷限

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,有四個多年殘障的男人,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 專門開發了一套軟體系統,他先拍攝老鼠行動的影片,並把相關圖片導入進軟體之中,該軟體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。

  • 科學家成功在老鼠身上實驗,能走還能上樓梯

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 表示。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體系統應用在殘障人士的康復上。」現有證據顯示,脊髓和大腿的持續鍛練,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,未來預計不少癱瘓病患和帕金森氏症患者能受益。

(文章轉載自合作夥伴《雷鋒網》)

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