能完全響應(yīng)人體神經(jīng)系統(tǒng)
神經(jīng)義肢接口讓患者恢復(fù)“仿生行走”
科技日報北京7月1日電 （記者張夢然）《自然·醫(yī)學(xué)》1日發(fā)表的一篇論文，報道了神經(jīng)義肢接口的最新突破，其能讓仿生腿完全響應(yīng)人體神經(jīng)系統(tǒng)，在臨床試驗中，改善了截肢人士的行走控制，讓他們恢復(fù)了“仿生行走”。這一結(jié)果表明，即使只恢復(fù)部分神經(jīng)信號傳導(dǎo)，或也足以實現(xiàn)神經(jīng)義肢功能的臨床相關(guān)改善。
人體為了讓其肢體在其活動范圍內(nèi)活動，肌肉會以成對的主動肌-拮抗肌發(fā)揮作用，這反過來能將本體感受信號傳給中樞神經(jīng)系統(tǒng)，給人體提供四肢位置和運動的意識。不過，手術(shù)截肢會導(dǎo)致截肢位置的神經(jīng)-肌肉架構(gòu)嚴(yán)重受損形成殘肢。殘肢斷開的肌肉會被包住，形成充足的軟組織墊層作為義肢接受腔，這會破壞自然肌肉動力學(xué)和本體感受。
美國麻省理工學(xué)院團(tuán)隊研發(fā)的神經(jīng)義肢接口，通過手術(shù)將成對的主動肌-拮抗肌與感知電極相連。這些成對的動態(tài)肌肉在殘肢內(nèi)通過手術(shù)構(gòu)建，作為腿部截肢人士的神經(jīng)義肢控制和本體感受來源。具體來說，這個接口能將患者的神經(jīng)控制信息傳給一個外部義肢，并進(jìn)一步將義肢位置和運動感受傳回給使用者，恢復(fù)其本體自然感覺。
團(tuán)隊隨后在臨床試驗中測試這種仿生義肢的效果，試驗共有14名單側(cè)膝下截肢的受試者，其中7人有神經(jīng)義肢接口。與沒有接口的膝下截肢人士的行走速度相比，這些受試者的行走速度提升了41%，與未截肢人群的行走速度相當(dāng)。此外，他們的行走表現(xiàn)在真實世界環(huán)境中也非常好，這些環(huán)境包括斜坡、臺階和被堵住的小路。
團(tuán)隊表示，他們的研究結(jié)果或可用于指導(dǎo)今后的重建技術(shù)，這類重建技術(shù)的目標(biāo)是恢復(fù)截肢或運動癱瘓人士對人體行動的神經(jīng)控制。
【總編輯圈點】
大腦和人體有一套精妙的合作系統(tǒng)，發(fā)出信號，傳導(dǎo)信號，接收信號，做出行動，一切都在瞬息之間。這套強大的信息聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)，有賴于神經(jīng)細(xì)胞的配合無間。但是，很多神經(jīng)，一旦遭到損害，便無法復(fù)原。截肢人士即使佩戴義肢，斷掉的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還是殘缺。此次，科研人員從神經(jīng)系統(tǒng)入手，讓截肢人士的神經(jīng)控制信息通過接口傳給義肢，修復(fù)神經(jīng)通路。這樣一來，佩戴神經(jīng)義肢的患者能走得更好。重新掌控身體，能給他們帶來更高的生活質(zhì)量。
