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由于脑控机器人学习,截瘫患者学会再次活动

发布时间2016年8月11日下午9点34分
2016年8月11日下午11:01更新

巴黎,法国(更新) - 科学家周四表示,长期因脊髓损伤而瘫痪的患者,通过虚拟现实训练和脑控机器人的使用,在行动和感觉方面取得了前所未有的增长 - 在某些情况下还有性生活更新11。

研究人员在同行评审的期刊“科学报告”中报告说,六名男性和两名女性完全丧失了使用下肢的能力。

在四个案例中,医生能够将其状态升级为“部分瘫痪”,这是使用非侵入性技术闻所未闻的改进水平。

其中一位 - 一名瘫痪了十多年的32岁女性 - 可能经历了最戏剧性的转变。

在巴西圣保罗的一家诊所进行的试验开始时,即使在牙箍的帮助下,她也无法忍受。

在13个月内,她可以在牙套和治疗师的帮助下行走,并且可以在悬挂在安全带上时产生行走动作。

“当我们开始这个项目时,我们无法预测这种令人惊讶的临床结果,”北卡罗来纳州杜克大学的神经科学家,康复研究的主要设计师Miguel Nicolelis说。

“直到现在,在被诊断出患有完全瘫痪的这么多年后,没有人看到这些功能在患者身上得到恢复,”他在电话简报中告诉记者。

Nicolelis说,其中一名女性充分恢复了感觉 - 在她的皮肤和身体内 - “她决定送孩子。” “她能感受到收缩。”

创新疗法结合了几种技术来刺激曾经控制患者长期不活动肢体的大脑部分。

潜在但尚未得到证实的理论是,这一过程不仅引发了大脑的变化,也引发了受损脊髓的变化。

虚拟现实

摘要实验的视频中的屏幕抓取显示患者学习使用化身在虚拟现实中行走。图片来源:AASDAP / Lente Viva Filmes

摘要实验的视频中的屏幕抓取显示患者学习使用化身在虚拟现实中行走。 图片来源:AASDAP / Lente Viva Filmes

2014年6月,Nicolelis在全球引人注目,当时他穿着机器人紧身衣裤的截瘫患者在巴西举行的足球世界杯上获得了象征性的第一击。

在新的试验中,康复开始于学习如何在虚拟现实环境中操作数字Doppelganger或av​​atar。

与此同时,患者戴着带有11个电极的贴身帽,通过脑电图或脑电图记录他们的大脑活动。

最初,当他们被要求想象在沉浸在数字3D世界中时走路时,与腿部运动控制相关的大脑部分未能点亮。

“如果你说,'用你的手,'有大脑活动,”妮可利斯说。 “但是大脑几乎完全抹去了他们下肢的表现。”

经过数月的训练,这些长期休眠的大脑部分开始醒来。

在这一点上,患者逐渐接受更具挑战性的设备,这些设备需要对他们的姿势,平衡和使用上肢的能力进行一些控制,包括身体治疗中心常见的架空安全带 - 承载身体的重量。

他们还使用了外骨骼机器人技术,这与漫画英雄钢铁侠的铰接式高科技装甲不同。

通过所有这些,患者戴着一个配备触摸技术的手臂套,称为触觉反馈,它使用一系列独特的振动 - 就像游戏玩家在手持式控制器中感受到的嗡嗡声,以帮助训练大脑。

例如,当化身在沙滩上行走时,患者感受到与草或沥青不同的压力。

患者的大脑在没有设备帮助的情况下创造了他或她正在行走的虚幻感觉。

原因不清楚

身体究竟发生了什么以允许这些改进仍然不明确。

Nicolelis说,至少有一项先前的研究表明,大部分被诊断为完全性截瘫的患者仍可能有一些完整的脊髓神经。

“这些神经可能会安静很多年,因为没有从(大脑)皮层到肌肉的信号,”他推测。

“随着时间的推移,用脑机接口进行训练可能会重新点燃这些神经。”

他建议,即使少量剩余的神经纤维“可能足以将信号从大脑的运动皮层传递到脊髓”。

高科技成像证实了训练期间大脑的活动。

然而,由于受损区域中存在重建金属,扫描不能用于仔细检查脊髓。

2014年,3位年轻截瘫患者在美国科学家将植入物置于下脊柱后自愿弯曲膝盖,脚踝和脚趾,当时被誉为突破。

今年早些时候,一名瘫痪的美国男子能够用右手刷信用卡并搅拌咖啡,这要归功于手术插入的芯片让他的大脑能够与连接电极套管的电脑进行通信。

但新结果可能是第一次在不使用任何侵入性设备的情况下实现的。

比较好的生活

随着8名患者进入第二年的培训,Nicolelis正在准备一项关于他们生活质量变化的后续研究。

大多数人恢复了对基本身体功能的某种程度的控制,包括膀胱控制和肠功能。

“男性的性表现也有所改善,”妮可利斯说。

他说,有些人已经恢复了“性交和勃起的可能性”。 - Rappler.com