發布日期：2016-08-16

8月11日，《自然》出版社旗下的《科學報告》刊登了一項讓人感到驚訝的研究，8名癱瘓多年的脊髓損傷患者，通過大腦控制機器訓練，他們的下肢的肌肉功能和感知功能得到部分恢復。

腦機接口（brain-machine interfaces）

這種訓練通過腦機接口（brain-machine interfaces，也叫大腦端口）配合虛擬現實（VR）和機器外骨骼完成。整個過程大概是這樣的，在佩戴這三種設備之后，患者通過虛擬現實場景想象行走過程，腦機接口在捕捉到神經信號之后，提取行走信號，指示機器外骨骼帶著下肢做相應的動作。

這項振奮人心的研究由美國杜克大學著名神經科學家Miguel Nicolelis領導，這項研究是巴西圣保羅「再次行走計劃」（Walk Again Project）的一部分，這個計劃旨在讓那些因脊髓損傷和中風等原因導致癱瘓的患者，重新站立起來，并實現獨立生活。

Miguel Nicolelis教授和他的設備

當我們開展這個項目的時候，我們沒有預料到會有如此驚人的臨床效果。我們的研究結果表明，癱瘓的患者利用腦機接口配合VR和外骨骼，經過一段時間的訓練，可以提高他們下肢的活動和感知能力，甚至還會改善因癱瘓而導致的一些器官的功能（例如大便失禁等）障礙。直到現在為止，沒有任何人能夠讓完全癱瘓多年的人重新活動起來。」來自巴西的杜克神經工程中心主任Nicolelis說。

在這項研究中，有一些患者在接受7個月的訓練之后，就開始發生一些變化。一年之后，有4名患者下肢的感知能力和肌肉控制能力發生了顯著變化，以至于醫生把診斷結果從一年前的完全癱瘓改成部分癱瘓。

佩戴腦機接口和VR的患者在學習配合使用訓練設備

大部分患者發現自己的膀胱控制能力和腸道功能得到改善，他們對通便劑和導管的依賴顯著降低。Nicolelis說，這些改善可以降低癱瘓患者因感染而導致的死亡風險。

近年來研究人員開始利用腦機接口，在患者的大腦和電腦以及假肢之間建立聯系。在過去的20年中，Nicolelis一直致力于建立并調教腦機接口，他已經記錄了數百種大腦神經信號，從那些看似「雜亂無章」的信號里，他提取了控制行動的信號，并利用這些信號成功地在外骨骼上重現了相應的動作。

分析處理大腦信號

Nicolelis和他的同事堅信，通過每周的訓練，那些因車禍、跌落等外傷導致癱瘓的患者的脊髓神經信號通路可以恢復。這也在本次研究中得到了證實，此次招募的志愿者中，有5名患者癱瘓5年以上，還有2名患者癱瘓超過10年。他們幾乎都得到了較好的恢復。

尤其是那個癱瘓13年的32歲女患者，發生在她身上的變化可以用「戲劇性」來形容。在接受訓練之前，即使給她提供支持工具，她也沒辦法站起來；在接受完整的訓練之后，在支持工具和醫師的幫助下，她竟然可以行走。到13個月的時候，在安全帶的支撐下，她就可以自主地移動雙腿。

訓練中……

Nicolelis說，一項早期的研究發現，大部分癱瘓患者的部分脊髓神經是完好的，由于與大腦之間信號中斷，那些神經就靜靜地躺在那里，通過腦機接口和外骨骼可以重新激活這些『沉睡』的神經。即使只有一小部分神經保持完好無損，通過這種訓練，也可以使患者機體的部分功能得以恢復。

截止目前，幾乎所有參與到Nicolelis這項研究的志愿者都還在接受訓練，他們接受訓練的時間已經超過2年了。Nicolelis和他的同事正計劃發表這些患者后續的研究數據。他們還打算在癱瘓時間非常短的患者身上開展臨床研究，他們想了解如果快速地開展這種治療是不是會使患者恢復的更好更快。

當然，考慮到在醫院接受治療的成本和便利問題，Nicolelis團隊也在考慮開發一款可以在家使用的設備。

來源：醫谷