Nature：重大发现！脑-脊髓接口为瘫痪患者重新行走带来曙光-杭州脑海科技有限公司

点击【下方卡片】关注我们~最新前沿资讯抢先看
开放转载，欢迎大家转发到朋友圈和微信群

可添加小编微信【13295818509】获取原文

健康人走路时，大脑会向位于腰骶脊髓的神经元发出执行命令。虽然大多数脊髓损伤不会直接损害这些神经元，但下行通路的通信中断会阻碍这些神经元产生行走所必需的大脑衍生命令，其结果是永久性瘫痪。

2023年5月24日，瑞士洛桑联邦理工学院 Grégoire Courtine 博士所在的研究团队在Nature（IF=65.504）上发表了题为“Walking naturally after spinal cord injury using a brain–spine interface ”的文章，研究人员开发了一被称之为“脑-脊髓接口（brain–spine interface，BSI）”的技术，能够恢复大脑与产生行走的脊髓区域之间的交流，并在皮质信号之间建立直接联系以及针对步行产生的脊髓区域的硬膜外电刺激的模拟调制，使慢性四肢瘫痪患者能够在社区环境中自然站立和行走。

Grégoire Courtine 博士团队的之前研究通过硬膜外电刺激（EEG）能够调节特定的腿部运动。但是这种恢复需要可穿戴运动传感器从残余运动中检测运动意图或补偿策略，对步行的控制并不被认为是完全自然的。此外，参与者表现出使腿部运动适应不断变化的地形和意志需求的能力有限。

基于以上研究，该团队研发出脑-脊髓接口（BSI），该接口由一个植入的记录和刺激系统组成，其作用是通过连接大脑和参与行走的脊髓区域，以达到恢复瘫痪患者行走能力的目的。BSI能在在几分钟内完成校准，并在一年以上的可靠和稳定运行。鉴于BSI要求检测与左右下肢移动意图相关的神经特征，由此，研究人员获取了基于计算机断层扫描和脑磁图的解剖学和功能成像数据以确定对下肢每个关节移动尝试最敏感的皮质区域。

BSI的设计

此外，BSI的校准需要两个独立的程序来选择感觉运动皮层的皮质电图（ECoG）记录的特征，以区分移动意图，并配置调节下肢肌肉特定集合的刺激程序。

BSI校准

步行涉及一系列明确的肌肉激活模式，支持左右下肢的重量接受、推进和摆动，这些与位于腰骶脊髓隔离良好的区域内的运动池的激活相吻合。基于此，该患者报告了这种BSI能让其自然控制腿部在站立、行走、爬楼梯甚至是经过复杂地形时的运动。仅经过5分钟的校准，BSI支持对髋屈肌活动的持续控制，与没有BSI的尝试相比，使参与者的肌肉活动增加了五倍。为探究BSI支持的神经康复是否进一步改善神经恢复，在参加地面刺激运动脑-脊髓接口（STIMO-BSI）之前，参与者已经完成了临床试验STIMO，这使他能够重新获得对先前瘫痪肌肉的意志控制，并改善他的站立和行走功能。

BSI恢复了被试对行走的自然控制

本研究通过脑-脊髓接口（BSI）在大脑和脊髓之间建立一座无线“数字桥梁”，恢复了对下肢运动的自然控制，以便在脊髓损伤瘫痪后在复杂的地形上站立和行走。此外，本研究也发现，神经康复介导的神经学改善即使在桥关闭时仍然存在。

参考文献

Lorach H, Galvez A, Spagnolo V, et al. Walking naturally after spinal cord injury using a brain-spine interface [published online ahead of print, 2023 May 24]. Nature. 2023;10.1038/s41586-023-06094-5. doi:10.1038/s41586-023-06094-5

资讯来源

https://www.news-medical.net/news/20230526/A-groundbreaking-digital-braine28093spine-bridge-empowers-tetraplegic-patient-to-walk-naturally-after-spinal-cord-injury.aspx

欢迎加入前沿资讯交流群，入群方式：

添加小编微信13295818579

备注（姓名-工作单位/院校-研究方向）

（可扫描下方二维码）