植入无线信号发射器
可以绕过脊椎损伤
让猴子重新走路
❶ 让健康猴子在跑步机上行走,测绘出其大脑如何将电子信号发射到腿部肌肉的“地图”
❷ 研究腰椎,这里是大脑信号传递给大腿肌肉前的信号中转站
❸ 将猴子的脊髓部分切断,再在其身上重建信号,尤其是腰椎关键部位
❹ 在瘫痪猴子大脑中植入微电极阵列,大脑随后会接收并解码信号
❺ 信号通过无线方式发射到腰椎部位产生电脉冲的装置上,刺激猴子腿部运动
❻ 当大脑和脊髓间的接口被激活后,猴子立即可以正常行走,不需要任何训练或治疗
过去的十多年来,瑞士神经学家格雷瓜尔·库尔蒂纳经常在瑞士和中国北京之间来回飞,在位于洛桑的瑞士联邦理工学院,他有一个实验室;而在北京,他则有着另外一个实验室。在北京,他研究的项目是治疗脊髓损伤,使用的动物则是猴子。
这种频繁的飞行常使库尔蒂纳博士筋疲力尽,有时他甚至刚飞到北京,做完实验后就必须连夜返回瑞士。但在他看来,一切都是值得的。
他的付出终于有了回报。据国外媒体报道,本周三(9日),库尔蒂纳博士和其团队在《自然》杂志上发表了他们在北京的最新实验结果:利用一个植入大脑的无线信号发射器,他们成功使得一只脊髓受损高位截瘫的猴子重新获得行走能力!据悉,这是人类首次通过神经科技恢复灵长类动物的运动功能。
/ 一个突破 /
绕过受损部分脊髓
它让猴子重新走路
库尔蒂纳博士称,这些实验并非突然间的重大突破,而是日积月累循序渐进的过程:这基于研究人员10来年在老鼠身上所做的实验经验,猴子的反应模式也十分相似。
研究团队首先让健康猴子在跑步机上行走,并测绘出其大脑如何将电子信号发射到腿部肌肉的“地图”。
他们还研究了腰椎,这里是大脑信号传递给大腿肌肉前的信号中转站。然后他们将猴子的脊髓部分切断,再在其身上重建这些信号,尤其是在腰椎的关键部位。
研究人员在瘫痪猴子大脑中植入微电极阵列,随后会接收并解码这些和腿部运动有关的信号,然后这些信号会通过无线方式被发射到腰椎部位产生电脉冲的装置上,由此刺激猴子的腿部恢复运动。
“当绕过脊髓受损部分,大脑和脊髓间的接口被激活后,这只猴子的四肢立即可以正常行走,不需要经过任何训练或物理治疗。”负责实验的波尔多大学埃尔文·贝扎德在声明中说道。
“整个团队在观看的过程中忍不住在房间里尖叫,”库尔蒂纳称,在此之前他曾见证过无数次失败的实验。恢复运动的猴子,腿部动作协调能力虽不完美,但至少它的脚不会拖着走,而且还能支撑起它自身的体重。
/ 一种希望 /
获得同行广泛赞誉
有望治疗瘫痪病人
“他们的实验证明,动物们不仅可以重获行走能力,还同时能够负重,这对运动功能的恢复来说非常重要。这是项伟大的工作。”巴特尔纪念研究所神经学家高拉夫·莎尔玛赞叹道,他本人曾帮助瘫痪病人恢复手臂运动。
这项技术对无法移动的瘫痪病人来说无疑是个好消息。“它将为新的生物电刺激技术开展临床研究打开新的通路,为瘫痪患者提供新的潜在治疗办法。”纽约范斯坦医学研究所生物工程师乍得·布通说道,他同样在研究使用医疗器具绕过脊髓受损部分的办法。
在此之前,研究人员们曾使用过读脑技术帮助瘫痪病人移动机械手臂,使他们自己可以喝水或动动手、玩电子游戏等。库尔蒂纳称,相比之下,使用大脑信号激活瘫痪腿部肌肉的做法其实还没那么复杂,但研究手臂和手部动作的研究人员们往往比他们具有更多优势。
“在抓握能力方面的小小改进,就能提高一个人的生活质量,但‘会走’并不能改善太多,”库尔蒂纳说,“有了腿,可以说是全部,也可以说是没啥大作用。”
如今,库尔蒂纳博士仍在用猴子做实验,他本人也希望更好地改进腿部肌肉的控制力,如此一来灵长类动物不仅能够承受自身负重,还能维持平衡和躲避障碍物。