Nature：奇迹！脑-脊髓接口让四肢瘫痪者重新站立和行走

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

早在30年前，就有临床前和临床研究表明，在腰骶脊髓上进行硬膜外电刺激（ESS）可以恢复脊髓损伤患者的的行走能力。但这需要数名理疗师的协助，经过数月高强度训练才行，而且成功案例极其有限。如果将这些复杂的、罕见的案例转化为一种可普遍应用的治疗方法，是一个巨大的挑战。

2018年10月，瑞士洛桑联邦理工学院 Grégoire Courtine 博士和洛桑大学医院神经外科医生 Jocelyne Bloch 开发了一种靶向神经技术，通过硬膜外电刺激（EES）重新激活脊髓神经元，让3名慢性截瘫患者重新获得了行走的能力，该研究以封面论文形式发表于 Nature 期刊。

2022年2月8日，该团队在 Nature Medicine 期刊发表论文，开发了由人工智能软件控制的个性化脊髓电刺激电极，在植入后通过电刺激激活躯干和腿部肌肉的脊髓区域，3名完全瘫痪的脊髓损伤患者，在接受治疗后几小时，就恢复了独立运动能力，能够站立、行走、骑自行车、游泳和控制躯干运动。

2022年11月，该团队在 Nature 期刊发表论文，通过硬膜外电刺激（EES）帮助9名因脊髓损伤引起的严重或完全瘫痪的患者成功恢复行走能力，并明确了脊髓神经重塑过程中发挥关键作用的神经元类型，该研究增进了我们对瘫痪后如何恢复移动能力的认识。

2023年5月24日，该团队在 Nature 期刊发表了题为：Walking naturally after spinal cord injury using a brain–spine interface 的研究论文。

该研究开发了一种脑-脊髓接口（BSI），能让大脑和参与行走的脊髓区域连接起来，该设备可在几分钟内完成校准，能维持一年以上的可靠和稳定运行。该设备成功帮助慢性四肢瘫患患者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。

更重要的是，该BSI支持的神经康复能促进神经修复，即使BSI关闭，患者也能重新掌握用拐杖在地面行走的能力。这种在大脑和脊髓间搭建数字桥梁的概念或有助于改善对神经系统疾病导致的运动障碍的治疗。

一种能恢复大脑和脊髓间通信的植入装置被证明能帮助手臂和腿部瘫痪患者自然站立和行走。该装置还被发现能促进神经恢复，这位患者在植入装置关闭后仍能使用拐杖行走。研究结果为恢复瘫痪后的自然运动控制力搭建了一个框架。

脊髓损伤会破坏大脑与控制行走的脊髓区域之间的通信，导致瘫痪。之前恢复这类瘫痪患者运动能力的技术需要对脊髓区域进行电刺激，来实现站立和行走。

然而，这不仅需要患者佩戴运动传感器，而且患者的腿部运动适应不断变化的地形和需求的能力也很有限。实现大脑和脊髓的数字化连接或能增加对肌肉活动时间和幅度的控制，让这些患者更好地恢复对站立和行走的自然、自适应控制。

研究团队测试了一种脑-脊髓接口（BSI），这种接口由一个植入的记录和刺激系统组成，能让大脑和参与行走的脊髓区域连接起来。这种脑-脊髓接口（BSI）能在几分钟内完成校准，能维持一年以上的可靠和稳定运行，包括当患者在家中无人监督时。

BSI的设计、技术和植入

现年40岁的Gert-Jan Oskam在12年前因自行车事故而颈部脊髓受损，导致双腿瘫痪，双手部分瘫痪，脑-脊髓接口（BSI）在他的大脑和脊髓神经之间建立了“数字桥梁”，帮助他重新站立和行走。

该患者报告了这种脑-脊髓接口（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。此外，该BSI支持的神经康复能促进神经修复，即使BSI关闭，患者也能重新掌握用拐杖在地面行走的能力。

在没有刺激的情况下，BSI支持的神经康复还能促进神经修复

论文中的治疗技术，由洛桑联邦理工学院、洛桑大学医院和 Onward Medical 公司合作进行，该公司于2014年成立，致力于开发用于恢复脊髓损伤患者运动、独立和健康的疗法。该公司已有多款治疗设备被FDA授予突破性设备称号，并在美国、加拿大、欧洲等地进行临床试验。论文的通讯作者 Grégoire Courtine 和 Jocelyne Bloch 是公司的联合创始人。该公司于2021年10月在荷兰阿姆斯特丹泛欧交易所上市。