當(dāng)檢測到想要移動的活動對象的時(shí)候，可以檢測到控制運(yùn)動的區(qū)域的動物的電極被打開。圖片來源：匹茲堡大學(xué)
科技日報(bào)實(shí)習(xí)記者 張佳欣
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美國匹茲堡大學(xué)的研究人員報(bào)道，電刺激嚴(yán)重?fù)p傷的上脊髓幸存神經(jīng)可改善上肢的運(yùn)動控制，使手臂功能受限的人恢復(fù)部分失去的運(yùn)動能力。第一輪臨床前實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)6月30日發(fā)表在《自然·神經(jīng)科學(xué)》雜志上。這項(xiàng)突破性研究為超過500萬因脊髓損傷或中風(fēng)而癱瘓的人帶來了希望。
資深作者、神經(jīng)外科助理教授、皮特康復(fù)與神經(jīng)工程實(shí)驗(yàn)室成員馬可·卡波格羅索博士說：“即使是最簡單的手臂動作，我們的神經(jīng)系統(tǒng)也必須協(xié)調(diào)數(shù)百塊肌肉，在實(shí)驗(yàn)室外，用直接電刺激肌肉來取代這種復(fù)雜的神經(jīng)控制非常困難?！?/p>
與其它哺乳動物不同的是，靈長類動物和人類的上肢動作范圍廣泛，動作靈巧。通過改變單個(gè)手指的位置，可以在肩部旋轉(zhuǎn)手臂、在肘部彎曲手臂、彎曲和伸展手腕，以及改變握手的方式，這使得人類能夠非常復(fù)雜地控制握持物品的方式，以及以其他方式與客體互動。但另一方面，這種能力也讓恢復(fù)手臂和手的運(yùn)動變得格外困難。
此次，匹茲堡大學(xué)研究人員沒有用電刺激肌肉，而是開發(fā)了一種技術(shù)，可以激活連接大腦和脊髓的剩余健康神經(jīng)，通過對脊髓的特定刺激脈沖恢復(fù)大腦和手臂之間的連接，從而潛在地使癱瘓患者能夠執(zhí)行日常生活任務(wù)。
為了測試這項(xiàng)技術(shù)，研究人員對患有部分手臂癱瘓的獼猴進(jìn)行了研究，這些猴子被訓(xùn)練去伸手、抓住和拉動杠桿，以接受它們最喜歡的食物。
除了大腦植入檢測控制自主運(yùn)動區(qū)域的電活動外，研究人員還在猴子身上植入了一小串電極，這些電極連接到橡皮擦大小的外部刺激器。當(dāng)大腦電極檢測到動物移動手臂的意圖時(shí)，刺激器會沿著脊髓向手臂和手部的肌肉發(fā)送微小的電擊信號，電極就會瞬間開啟。
一段實(shí)驗(yàn)視頻顯示，這只猴子原本無法拿到食物，但當(dāng)刺激器刺激它的脊髓時(shí)，它可以實(shí)現(xiàn)抓住食物。
電極和刺激器被放置在從脊髓向手臂和手部肌肉延伸的神經(jīng)根上，該設(shè)備經(jīng)過廣泛驗(yàn)證，確保每種動物的獨(dú)特解剖結(jié)構(gòu)與之兼容。分析表明，雖然刺激不足以完全恢復(fù)手臂功能，但刺激顯著提高了精確度、力量和運(yùn)動范圍，使每種動物的手臂移動更有效率。重要的是，這些動物在適應(yīng)和學(xué)習(xí)如何使用刺激的過程中繼續(xù)進(jìn)步。
目前，匹茲堡大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行人體臨床試驗(yàn)，測試脊髓電刺激是否可改善中風(fēng)患者手臂和手的控制能力。
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