人工智能辅助大脑和脊柱植入物帮助瘫痪男子重新控制双腿

在本月早些时候发表在《自然》杂志上的一项开创性的新研究中，一个由神经科学家和其他研究人员组成的团队详细介绍了植入瘫痪男子大脑和脊髓的电子设备如何帮助他行走甚至攀登星空。

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这些植入物通过无线方式进行通信，并将两种正在开发用于治疗瘫痪的实验技术融合在一起。其中一个装置被插入颅骨，位于大脑表面上方。它解码行走所涉及的模式，并向植入脊髓的第二个装置发送信号。然后，电极以精确的顺​​序刺激脊髓，激活行走所需的腿部肌肉。

据该研究的作者称，这些设备在大脑和脊髓之间架起了一座“数字桥梁”，绕过了脊髓受伤的区域。脑脊接口使用人工智能思维解码器来读取大脑的意图。这些意图可以作为大脑中的电信号被检测到，然后将其与肌肉运动相匹配。

这项新研究的患者是来自荷兰的 40 岁男子 Gert-Jan Oskam，他在 2011 年的一次自行车事故中瘫痪。Onward Medical 首席执行官 Dave Marver 表示，Oskam 于 2017 年接受了实验性脊髓刺激器治疗，从此失去了行走能力。这家总部位于荷兰的生物技术公司生产了这项研究中使用的脊髓设备。

据《纽约时报》报道，这项研究的共同作者、瑞士洛桑联邦理工学院脊髓专家格雷瓜尔·库尔蒂纳在新闻发布会上表示：“我们捕捉到了格特-扬的想法，并将这些想法转化为对脊髓的刺激，以重新建立自主运动。”

此类脑机接口比单纯使用脊髓刺激能实现更自然的运动。Oskam 现在甚至可以在行走中途暂停、调整步幅，并在楼梯等不规则地形上行走。

此前，Onward Medical 的设备曾用于一项研究，通过绘制与人体复杂的行走指令相关的神经元，恢复了 9 名患者的行走能力。Marver 告诉《华盛顿邮报》 ，该公司可能还需要五年时间才能将本研究中使用的系统商业化，他的愿望甚至更远大。“最终，我们的愿景是，瘫痪患者将能够去看医生并选择他们想要恢复的功能，”他说。

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本研究中使用的脑植入物由 Clinatec 和法国政府支持的研究机构 CEA 开发。

这项研究的局限性包括，大脑的细微意图难以辨别，用于行走的脑脊界面可能不适合恢复上半身的运动。这种治疗也是侵入性的，需要多次手术和数小时的物理治疗。目前，该系统并不能治愈所有脊髓瘫痪。

这项研究是近年来脊髓损伤治疗方面取得的众多进展之一。2016 年，一组科学家恢复了瘫痪猴子的行走能力。2018 年，科学家们找到了一种使用电脉冲发生器刺激大脑的方法，让部分瘫痪的人重新行走和骑自行车。