“数字桥梁”让瘫痪者重新站起来

在“数字桥梁”即脑-脊柱接口技术的帮助下，瘫痪了10余年的格特-扬·奥斯卡姆又能站立和行走了。图片来源 美国《纽约时报》

综合编译 顾海波

(资料图)

2011年，格特-扬·奥斯卡姆遭遇车祸，导致腰部以下瘫痪。现在，得益于技术进步，科学家让他重新控制了自己的身体。

“12年来，我一直在努力重新站起来。”奥斯卡姆在5月23日的新闻发布会上说。“现在，我已经学会了如何正常、自然地走路。”

在5月24日发表在《自然》杂志上的一项研究成果中，瑞士研究人员描述了他们的最新进展：在奥斯卡姆的大脑和脊髓之间放置被称为“数字桥梁”的植入物，绕过身体受伤的部分传递神经信号。这一技术让40岁的奥斯卡姆能够站立、行走，仅在助行器的帮助下就登上陡峭的斜坡。放置植入物一年多后，他仍然保持着这些能力，而且出现了神经系统恢复的迹象，即使在关闭“数字桥梁”的情况下，他仍然能够依靠拐杖走路。

“我们已经捕捉到了格特-扬的意念，并将这些意念转化为对脊髓的刺激，以重建自主运动。”瑞士洛桑联邦理工学院的脊髓专家格雷瓜尔·库尔蒂纳在新闻发布会上说。

洛桑大学的神经科学家乔斯林·布洛赫为奥斯卡姆放置了植入物。她说，“一开始，这对我来说很像科幻小说，但今天它变成了现实。”

美国《纽约时报》报道称，几十年来，脊髓损伤的治疗技术不断发展。2016年，库尔蒂纳领导的一组科学家让瘫痪的猴子恢复了行走能力，另一组科学家帮助一名男子重新控制了瘫痪的手。2018年，由库尔蒂纳领导的团队设计了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。去年，更先进的大脑刺激程序使瘫痪的受试者在接受治疗的一天内可以游泳、走路和骑自行车。

奥斯卡姆在几年前接受了手术，恢复了部分行走能力。在新闻发布会上，奥斯卡姆说，刺激技术一度让他觉得运动有一种陌生感，他的思想和身体之间存在距离。

技术进步改变了这一点。“以前是刺激在控制我，现在是我在控制刺激。”他说。

这种新技术被称为脑-脊柱接口，它利用人工智能思想解码器读取奥斯卡姆的意图——可以通过电信号在他的大脑中检测到，并将其与肌肉运动相匹配。正如库尔蒂纳描述的那样，这宛如架起了一座跨越脊柱受伤部位的数字桥。

英国纽卡斯尔大学的神经学家安德鲁·杰克逊对英国《卫报》说，几十年来，该领域的科学家一直在研究将大脑与脊髓刺激器连接起来，这是他们第一次在人类身上取得这样的成功。“说起来容易，做起来就难多了。”他说。

为了做到这一点，研究人员在奥斯卡姆的头骨和脊柱中植入了电极。然后，他们观察当他试图移动身体的不同部位时，大脑的哪些部分会被激活。思想解码器能够将某些电极的活动与特定的意图相匹配。

研究人员使用另一种算法将大脑植入物与脊柱植入物连接起来，后者将向他身体的不同部位发送电信号，引发运动。该算法能够考虑到每块肌肉收缩和放松的方向和速度的细微变化。在第一次治疗期间，奥斯卡姆就可以调动他的臀部肌肉了。

在接下来的几个月里，研究人员对脑-脊柱接口进行了微调，以更好地适应行走和站立等基本动作。奥斯卡姆的恢复很迅速，即使治疗暂停几个月后，他仍能相对轻松地走过台阶和坡道。经过一年的治疗，即使没有脑-脊柱接口的帮助，他的运动能力也有了明显改善。

《卫报》称，现在，奥斯卡姆可以在他的房子周围行走、上下车，甚至站在酒吧里喝一杯了。

研究人员承认他们的工作还存在局限性：大脑中微妙的意图很难区分；目前的脑-脊柱接口适合帮助行走，但无法恢复上半身的运动能力；这种治疗是侵入性的，需要多次手术和数个小时的物理治疗。

研究小组希望，技术进步能使这种治疗更容易获得，而且更有效。“这是我们真正的目标。”库尔蒂纳说，“让全世界所有需要这项技术的患者都能使用这项技术。”

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