仿生服帮助瘫痪男子行走数千步

一名完全瘫痪的患者首次能够独立行走

今年7月,研究人员 完成了一项壮举,这在几年前似乎是不可能的。他们能够刺激完全瘫痪的患者的神经,使他们能够有节奏地移动双腿。现在,同一组科学家更进一步:借助外骨骼服,他们让一名瘫痪男子在为期五天的训练期间以及之后的两周内,走了数千步。

患者是一名39岁的男性,四年前因严重摔伤而腰部以下瘫痪。他是第一个能够独立行走的完全瘫痪者。研究结果已在本周的IEEE工程与生物医学学会会议 上发表并展示

患者马克·波洛克(Mark Pollock)能够再次行走,部分归功于一种非侵入性脊髓刺激技术(称为 硬膜外电刺激)以及一种名为丁螺环酮的药物,该药物有助于刺激神经并诱导腿部运动。脊髓刺激和药物都在 7月份的研究中 使用,该研究使五名患者能够自主地前后摆动腿部。研究人员称,这是首次报道完全瘫痪的患者在躺着的情况下,无需手术即可移动腿部。

在新研究中,研究人员借助一种旨在支撑患者腿部并帮助其实现行动能力的外骨骼装置,让波洛克先生重新站起来。这套外骨骼服配有传感器,可以测量患者自主移动腿部以及外骨骼装置代为工作的程度。

研究人员认为,这种外骨骼是训练过程中的关键部分。就像自行车的辅助轮一样,外骨骼服会调整其支撑力,让患者逐渐适应支撑自己的腿部。其理念是,随着体能训练的继续,外骨骼服的支撑力会逐渐减小,患者最终能够以尽可能小的支撑力移动双腿。

唤醒沉睡的神经

马克·波洛克在几周的时间里接受了一系列物理治疗,然后在一周内进行了为期五天、每天一小时的脊髓刺激训练。

这种联合疗法的理论是,即使是完全瘫痪的患者,仍然有一些神经能够被刺激并投入工作。非侵入性技术和药物都能作用于脊髓中的这些神经,激活它们,并使其与大脑连接。然后,患者就能够自愿地使用这些神经。

该研究的资深作者、加州大学洛杉矶分校的生理学家 V. Reggie Edgerton 表示,仅凭自身,这些神经无法达到能够与大脑连接的运动阈值。但借助药物和神经刺激,它们的运动阈值可以提高到神经能够投入工作并引起肌肉运动的程度。

“这改变了脊髓的性质,使患者能够决定何时移动,”他说。“通过这种刺激和一点训练,休眠的细胞可以恢复其功能。”Edgerton 表示,这些技术就像给脊髓戴上了助听器。它能让康复更容易地激活神经并进行训练。

就像自行车的辅助轮一样,外骨骼服会调整其支撑力,让患者逐渐适应支撑自己的腿部

完全瘫痪的患者是否能完全恢复行走能力仍然未知。然而,Edgerton 对这一初步成功感到满意,因为即使是这种程度的刺激也使波洛克先生的心率升高。此外,随着患者接受这些疗法(包括7月份的研究和这项新研究),他们发现自主神经功能得到改善,包括血压、心率和膀胱功能增加——Edgerton 表示,所有这些都能提高截瘫患者的生活质量。

尽管非常乐观,Edgerton 仍表示这项研究仅仅是一个概念验证,更多的测试将为研究人员提供关于完全瘫痪者能恢复多少运动能力的关键信息。“我们现在看到的是基线,”Edgerton 说。该研究尚未在部分瘫痪者身上进行测试,Edgerton 和他的团队认为,由于他们有更多的神经功能,这些患者可能会受益更多。

Edgerton 表示,这些新方法可能需要很多年才能普及,但他认为,这项治疗无论是否能帮助瘫痪者完全自主行走,都可能改善部分和完全瘫痪者的生活质量。

 

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曾任《Popular Science》杂志的科学编辑。她对脑科学、微生物组和人体生理学特别感兴趣。除了《Popular Science》之外,她的作品还发表在《纽约时报》、《科学美国人》以及《Scholastic’s Science World》和《Super Science》杂志等刊物上。她拥有加州大学戴维斯分校神经生物学学士学位,以及纽约大学科学、健康和环境报道项目的科学新闻学硕士学位。


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