脊髓植入新型電子設備 癱瘓者成功恢復行走

發表於《自然·醫學》（Nature Medicine）期刊的一份研究稱發明了一種新型植入設備，讓三名接受實驗的癱瘓者當天即可站起來步行、騎自行車，甚至去劃皮艇。

很多脊髓受損的人長期要面對癱瘓的生活。目前有一些辦法能夠逐漸幫助一部分人恢復一些行動能力，比如刺激神經軸突（axon）再生。但是由於受損部位經常出現嚴重的疤痕組織，仍然阻斷神經元之間的通訊，所以研究人員還在尋找減少疤痕組織的方法改善治療效果。

另一種方法是在神經受損的部位植入電子設備，形成一條旁路，代替阻斷的神經進行大腦和肢體之間的信號溝通，這種方法也可行。比如在大腦或是受損部位的上游（即靠近大腦的一端）植入一個設備，負責接收來自大腦的神經活動信號。在受損部位的下游一端再植入一個設備，負責將來自大腦的神經信號傳遞給控制肢體活動的肌肉。這是最理想的情況，不過現在還辦不到。

據科技藝術（Ars Technica）網報導，新的研究實現了其中的一部分功能，效果已經相當顯著：只需一個植入設備，裡面設定好運動信號，刺激特定的神經，從而讓患者實現肌肉的運動。

為了實現對肌肉的控制，研究人員必須先確定哪些神經纖維束對應控制哪些下肢的肌肉。研究組找到了27個實驗對象，查看他們的脊髓神經藉以建立通用模型。研究者用CT或MRI掃描來了解他們脊髓神經的情況。結果發現，雖然脊椎的結構因人而異，不過控制肌肉群的神經束大小類似。

最終，研究組利用這些數據設計了一個由16個電極組成的植入設備，足夠控制所需要刺激到的所有神經束。

這時，三名志願者報名參加實驗，他們都失去了對下肢的控制能力。研究人員再用MRI掃描檢查下肢特定肌肉的運動與神經束的對應關係。比如，移動他們腿部的時候，觀察哪些脊椎神經得到激活，這就說明這種運動與這些神經束相關。

使用之前掃描得到的通用脊椎神經模型結合這項個人化的神經與運動的相關信息，研究人員為每個人定制了植入設備，並設計出各種程序控制植入的電極，發出模擬神經信號抵達和控制不同的肌肉，從而協調一致實現某種肢體運動的效果，比如走步或騎車等。這個過程只需大約一個小時即可完成。

研究稱效果很驚人。在植入設備的當天，這些患者就可借助一些輔助設備在跑步機上走動。

在看到步行運動的顯著效果後，研究人員又嘗試了一些不同的運動程序，比如騎自行車、劃皮艇，效果也很好。

更驚人的是，研究稱其中兩人在使用了這種設備後，逐漸開始能夠自主地控制自己的下肢。這可能是因為這兩人的神經連接還沒有完全阻斷，只是以前連接的信號太弱，在植入設備的刺激下，這些運動信號逐漸增強，使他們恢復了一定的自主運動的能力。

下一步，研究者考慮將增加電極的數量，以適應各種人的身體情況。另外，這種設備在使用後，還可以根據其控制每個人肌肉的情況進行反饋和調整，以不斷改善從而達到更精確的控制效果。