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神经学家取得新突破:瘫痪猴重新行走 未来在人身上实现可能性很大
关键字: 瘫痪猴重新行走瘫痪病人新希望神经学研究新突破大脑发出信号,通过电脑传递给腰部,控制下肢
把这个想法变为现实,很不容易。
“最困难的是研发所有需要的技术,并且把它们全部融合在一起。”库尔蒂纳对记者表示。
在百余年间,脊髓损伤引起的瘫痪一度被认为“治愈无望”。尽管里夫发誓,他将在50岁生日前重新学会走路,但无论他如何坚持锻炼,用电极刺激肌肉,这一愿望还是落了空。
不过,他唤起了公众对脊髓损伤治疗的关注。“每年有87亿美元花在那些脊髓损伤病人身上,仅仅用于勉强维持他们的生命,给他们提供轮椅,而非治愈他们,或者真正做点儿什么。”里夫在接受采访时强调。
他的基金会将各自作战的科学家拧成了一股绳。有人认为,此前,相关的研究以“蜗牛般的速度缓慢爬行”,而里夫执着的信仰,带来了巨大的推力,这一领域突然快速取得进展,“人们终于在隧道中看到了光亮”。
让瘫痪的猴子重新行走,无疑是光亮的一部分。
“这是脑和脊柱接口的重大突破。”李秦博士介绍。瘫痪猴子的脑部和损伤的脊髓下面,分别安装了电极。一旦猴子想要控制自己的右下肢,大脑便会发出特定的电信号。当脑中的电极捕捉到这个信号,便会通过无线网络和外部计算机沟通,计算机会将指令发送给腰部电极,从而控制猴子下肢的运动。
“说起来容易,实际操作起来非常难。”李秦回忆,团队成员经常在实验室待到凌晨,研究收集的大脑信号,或者改进实验装置。
首先要挑战大脑解码。他们导出猴子运动时的脑电活动,然后在纷杂的信号海洋中,剔除无数干扰,最终找到控制右下肢活动的那个关键信号。
让瘫痪的下肢自己动起来,也是一项关键技术。数年前,库尔蒂纳和团队已经在大鼠身上试验成功。在给大鼠脊髓下部安装电极并发送模拟大脑发出的电信号后,他们惊喜地看到,在大脑完全没有参与的情况下,瘫痪的大鼠嗖地就站了起来。
但不久后,库尔蒂纳开始感到沮丧,“这种运动完全是非主动的,大鼠实际上并不能控制自己的腿,很显然,还缺个方向盘”。
这次他们成功地在猴子脑中装上了“方向盘”。脑中植入的电极,能让猴子通过自己的“思想”控制腿部运动。这也是库尔蒂纳团队此项研究最大的亮点。
未来,机器可能给瘫痪者带来更多自由
库尔蒂纳给自己的项目命名为“重新行走计划”。他希望,5年后将脑和脊柱接口技术推进到人类临床试验阶段。
如果里夫还活着,这位“钢铁超人”也许会毫不犹豫地接受试验。
在朋友心中,里夫从不畏惧失败。他甚至告诉媒体:希望成为第一个“头颅移植手术”的人体试验品。但是在他发出呼声的1999年,由于技术不成熟,手术没有实施。
他还会坐在轮椅上,教儿子如何骑自行车。当时,年幼的孩子晃晃悠悠地坐在车上,听到背后父亲有力的指示:“听着,用力蹬你的右脚,把左脚放在踏板上,手臂保持笔直,眼睛盯着前方,然后拼命地向前、向前、向前!”
迎着风险向前,同样是库尔蒂纳唯一的选择。这一刻,他感到“既兴奋又恐惧”。在十几年的艰苦研究之后,他终于有望实现“超人”里夫所说的“实用价值”。但在人类身上做实验,意味着他不得不担起更大的责任。
他对记者表示:“我们的目标是帮助瘫痪者更好地康复,而非科幻般地消灭瘫痪。”首先,目前这项研究中依赖的电信号仅仅能让腿部伸展和弯曲,还无法完成更精细的动作,比如改变运动方向,或是越过障碍物。其次,如果运用到人类身上,还必须考虑如何适应直立行走时的身体平衡。
不过,当成果发表在《自然》杂志上后,有学者评价,这项研究是人类治疗瘫痪历史上的“又一里程碑”。
不久前,荷兰一名失去说话能力的渐冻症患者,成功地实现了用“意念”打字。通过在大脑中植入电极,捕捉精准的电信号,并让电极与计算机通信,她在短短6个月的训练之后,打字准确率达到了90%。
这都归功于近年来快速发展的脑机接口技术,先解码大脑信号,然后通过计算机枢纽,让大脑和外部设备相连。此前,布朗大学和斯坦福大学的联合团队,让瘫痪病人通过意念控制了外部的机械臂,指挥其抓起了饮料瓶,送到自己嘴边。
若成功应用将提高瘫痪病人生活质量
“完全放开了想,将来或许有一种装置,可以读懂我们的思想。你想干什么,它都能翻译出来,然后让机器人替你去干。”李秦博士大胆设想。
在库尔蒂纳看来,若能提高瘫痪病人的生活质量,他便心满意足了。世界上每年有50万人因脊髓损伤而瘫痪,“在短短几秒内,他们的生命突然变得黯淡无光”。
就像从前视自由为生命的“超人”里夫,意外发生后,他甚至无法给家人一个最简单的拥抱。他常常觉得,不能移动的身体与其说是血肉之躯,不如说是僵硬的石头。
“有时,瞥见人们自然地从椅子上起身,走出房间,我都会感到嫉妒。我知道他们做这些动作的时候,脑子里可能啥都没想。而我却看着他们惊讶地感慨:这究竟是怎么发生的?”
“超人”最终没等到他想要的。但他说过,在所有的梦里,他依然精力充沛地做着自己热爱的事儿,完美地掌控着自己的身体,无论是骑马、航行,还是拍电影、开飞机。
这些梦也许会在更多瘫痪者的生命里变成现实,如果那天真的到来,“超人”又得记大功。
(记者郭路瑶报道)
- 原标题:信号接通!瘫痪猴重新行走:意味在人类身上实现可能性很大
- 责任编辑:黎娜
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