腦-脊髓接口在幫助四肢癱瘓者重新站立和行走的應用

瀏覽次數：587　發布日期：2023-6-21　來源：本站　僅供參考，謝絕轉載，否則責任自負

早在30年前，就有臨床前和臨床研究表明，在腰骶脊髓上進行硬膜外電刺激（ESS）可以恢復脊髓損傷患者的的行走能力。但這需要數名理療師的協助，經過數月高強度訓練才行，而且成功案例極其有限。如果將這些復雜的、罕見的案例轉化為一種可普遍應用的治療方法，是一個巨大的挑戰。

2018年10月，瑞士洛桑聯邦理工學院 Grégoire Courtine 博士和洛桑大學醫院神經外科醫生 Jocelyne Bloch 開發了一種靶向神經技術，通過硬膜外電刺激（EES）重新激活脊髓神經元，讓3名慢性截癱患者重新獲得了行走的能力，該研究以封面論文形式發表于 Nature 期刊。

2022年2月8日，該團隊在 Nature Medicine 期刊發表論文，開發了由人工智能軟件控制的個性化脊髓電刺激電極，在植入后通過電刺激激活軀干和腿部肌肉的脊髓區域，3名完全癱瘓的脊髓損傷患者，在接受治療后幾小時，就恢復了獨立運動能力，能夠站立、行走、騎自行車、游泳和控制軀干運動。

2022年11月，該團隊在 Nature 期刊發表論文，通過硬膜外電刺激（EES）幫助9名因脊髓損傷引起的嚴重或完全癱瘓的患者成功恢復行走能力，并明確了脊髓神經重塑過程中發揮關鍵作用的神經元類型，該研究增進了我們對癱瘓后如何恢復移動能力的認識。

2023年5月24日，該團隊在 Nature 期刊發表了題為：Walking naturally after spinal cord injury using a brain–spine interface 的研究論文。

該研究開發了一種腦-脊髓接口（BSI），能讓大腦和參與行走的脊髓區域連接起來，該設備可在幾分鐘內完成校準，能維持一年以上的可靠和穩定運行。該設備成功幫助慢性四肢癱患患者自然控制腿部在站立、行走、爬樓梯甚至是經過復雜地形時的運動。

更重要的是，該BSI支持的神經康復能促進神經修復，即使BSI關閉，患者也能重新掌握用拐杖在地面行走的能力。這種在大腦和脊髓間搭建數字橋梁的概念或有助于改善對神經系統疾病導致的運動障礙的治療。

一種能恢復大腦和脊髓間通信的植入裝置被證明能幫助手臂和腿部癱瘓患者自然站立和行走。該裝置還被發現能促進神經恢復，這位患者在植入裝置關閉后仍能使用拐杖行走。研究結果為恢復癱瘓后的自然運動控制力搭建了一個框架。

脊髓損傷會破壞大腦與控制行走的脊髓區域之間的通信，導致癱瘓。之前恢復這類癱瘓患者運動能力的技術需要對脊髓區域進行電刺激，來實現站立和行走。

然而，這不僅需要患者佩戴運動傳感器，而且患者的腿部運動適應不斷變化的地形和需求的能力也很有限。實現大腦和脊髓的數字化連接或能增加對肌肉活動時間和幅度的控制，讓這些患者更好地恢復對站立和行走的自然、自適應控制。

研究團隊測試了一種腦-脊髓接口（BSI），這種接口由一個植入的記錄和刺激系統組成，能讓大腦和參與行走的脊髓區域連接起來。這種腦-脊髓接口（BSI）能在幾分鐘內完成校準，能維持一年以上的可靠和穩定運行，包括當患者在家中無人監督時。

BSI的設計、技術和植入

現年40歲的Gert-Jan Oskam在12年前因自行車事故而頸部脊髓受損，導致雙腿癱瘓，雙手部分癱瘓，腦-脊髓接口（BSI）在他的大腦和脊髓神經之間建立了“數字橋梁”，幫助他重新站立和行走。

該患者報告了這種腦-脊髓接口（BSI）能讓其自然控制腿部在站立、行走、爬樓梯甚至是經過復雜地形時的運動。此外，該BSI支持的神經康復能促進神經修復，即使BSI關閉，患者也能重新掌握用拐杖在地面行走的能力。

在沒有刺激的情況下，BSI支持的神經康復還能促進神經修復

論文中的治療技術，由洛桑聯邦理工學院、洛桑大學醫院和 Onward Medical 公司合作進行，該公司于2014年成立，致力于開發用于恢復脊髓損傷患者運動、獨立和健康的療法。該公司已有多款治療設備被FDA授予突破性設備稱號，并在美國、加拿大、歐洲等地進行臨床試驗。論文的通訊作者 Grégoire Courtine 和 Jocelyne Bloch 是公司的聯合創始人。該公司于2021年10月在荷蘭阿姆斯特丹泛歐交易所上市。