如今，全世界有超過一億人患有某種形式的運動障礙或癱瘓。其中，一大部分患者是由於脊髓損傷。脊髓損傷會中斷從大腦和腦幹投射到腰椎脊髓的神經通路，導致運動和感覺的喪失，目前的治療方法仍非常有限。
近日，美國 Feinstein 醫學研究所公佈的一項臨床試驗結果為癱瘓患者帶來了新的治療希望。
該研究所的研究人員、工程師和外科醫生成功地將微晶片植入一名癱瘓男子的大腦中，並開發了人工智慧（AI）演算法，將他的大腦與他的身體和脊髓重新連接起來，完成了首個「雙神經旁路」手術。這種雙神經旁路形成了一座電子橋，允許資訊再次在癱瘓患者的大腦和身體之間流動，恢復了四肢癱瘓男性的感覺和持久運動。
「這是大腦、身體和脊髓首次在癱瘓的人類中以電子方式連接在一起，以恢復持久的運動和知覺。」Feinstein 研究所生物電子醫學研究所Chad Bouton教授介紹說。
參與者與研究人員合影（圖片來源：Feinstein 醫學研究所）
研究內容
這位參與試驗的患者是一位來自紐約州的 45 歲男子——Keith Thomas，一場潛水事故導致他脊椎的 C4 和 C5 受損，因此胸部以下癱瘓，既無知覺也無法移動。
研究人員和醫生花了幾個月的時間使用功能性核磁共振成像技術（fMRI）繪製 Keith Thomas 的大腦，以確定負責手臂運動和手部觸覺的區域。獲得這些資訊後，他們於今年 3 月 9 日進行了開腦手術，手術持續了 15 個小時。在此期間，研究參與者是清醒的，並向外科醫生提供實時反饋。當醫生探查他大腦表面的部分區域時，參與者會告訴他們手上的具體感覺。
「因為我們有參與者的大腦圖像，而且他在手術期間與我們交談，使我們能夠確切地知道在大腦的哪個位置放置植入物，」Ashesh Mehta教授說，他是負責進行腦植入的外科醫生，「我們在負責運動的區域插入了兩個晶片，在負責手指觸摸和感覺的大腦部分插入了另外三個晶片。」
參與者頭骨和大腦的 3D 模型，醫生和科學家使用該模型來幫助確定在大腦中放置五個微型計算機晶片的位置，以幫助恢復癱瘓男子手臂和手的持久運動和觸覺。（圖片來源：Feinstein 醫學研究所）
回到實驗室，通過將參與者頭部突出的兩個埠連接到一臺計算機，進一步使用人工智慧來將他的想法轉化為行動，這被稱為思想驅動療法和雙神經旁路方法的基礎。旁路始於參與者 Keith Thomas 的大腦意圖（如他想捏對方的手），將電信號從他的大腦植入物發送到計算機，然後計算機將信號發送到高度靈活的非侵入性電極貼片，這些電極貼片放置在他的脊柱和位於前臂的手部肌肉上，以刺激和促進手部的功能和恢復。
他指尖和手掌上的微小傳感器將觸摸和壓力資訊發送回大腦的感覺區域，以恢復知覺。這種雙臂電子橋形成了新穎的雙神經旁路，旨在恢復運動和觸覺。在實驗室裡，托馬斯先生現在可以隨意移動他的手臂，當他姐姐握住他的手時，他可以感受到她的觸摸。這是他出事三年來第一次有觸覺。
參與者與姐姐握手（圖片來源：Feinstein 醫學研究所）
值得注意的是，研究人員表示，由於這種新方法，已經觀察到參與者 Keith Thomas 傷病的自然恢復，這可能會永遠扭轉一些損害。自從參加這項研究以來，他的手臂力量增加了一倍多，即使這一系統關閉，他的前臂和手腕也可以擁有知覺。
此前，此類研究都是通過使用單一的神經旁路來幫助癱瘓患者用他們的思想再次移動癱瘓的肢體。在這些情況下，醫生在大腦中植入一個或多個微晶片，完全繞過脊髓損傷，並使用刺激器激活目標肌肉。然而，這種方法僅在參與者連接到計算機時才有效，通常只能在實驗室中使用，並且不能恢復實際肢體的運動和感覺，同時促進可塑性以實現持久的自然恢復。
Chad Bouton教授介紹說，「當研究參與者想移動他的手臂或手時，我們會給他的脊髓『增壓』，刺激他的大腦和肌肉，幫助重建連接，提供感官反饋並促進恢復。這種思維驅動療法改變了遊戲規則。我們的目標是有朝一日使用這項技術，讓癱瘓患者能夠過上更充實、更獨立的生活。」
期待這一療法可以改善全世界成千上萬癱瘓者們的生活！
參考資料:
1.https://medicalxpress.com/news/2023-08-movement-quadriplegia.html