视频:机器人辅助康复和药物治疗后,瘫痪的老鼠又能行走了

通过使用机器人支架进行仔细训练,以及一种旨在刺激脑细胞的特殊化学鸡尾酒,脊髓受伤的**老鼠**能够重新学会走路。瑞士的科学家说,这些测试表明,人类因脊髓受伤而瘫痪的患者有可能恢复部分神经活动。

这种疗法利用了神经系统的内在可塑性,在这种可塑性中,神经网络可以被重新连接以承担不同的任务。运动皮层区域能够与**老鼠**因脊髓受伤而瘫痪的后肢建立新的连接,这与人类脊髓瘫痪的方式类似。

尽管神经系统能够自我重定向,但根据瑞士联邦理工学院(EPFL)Grégoire Courtine领导的研究人员的说法,一半的人类脊髓受伤会导致瘫痪。但通过神经假体(在这种情况下是电化学治疗)和机器人辅助设备,即使是最具破坏性的损伤也可以被重定向。研究人员说,诀窍在于唤醒休眠的脊柱。

这与我们最近看到的其他机器人辅助瘫痪治疗不同,后者涉及大脑驱动的运动控制。在那项研究中,人类患者佩戴了一个颅骨设备,该设备读取他们的想法来控制一个机器人手臂。在这种情况下,治疗是生理性的,诱导休眠的神经元建立新的连接并直接移动肢体。

首先,Courtine和他的同事向**老鼠**注射了一种化学鸡尾酒,该鸡尾酒与脊髓神经元上的多巴胺、肾上腺素和血清素受体结合。这取代了健康脊髓通路中通常会释放的神经递质。在激活神经元几分钟后,研究小组通过植入脊髓腔的电极刺激**老鼠**的脊髓。这向被唤醒的神经元发送了电信号。然后,**老鼠**需要重新训练以使用它们的肢体。在受伤后的**一周**内,**老鼠**就在跑步机上,建立了新的神经连接。

EPFL 提供

Courtine和他的同事制作了一个**小老鼠背心**,在**老鼠**站在跑步机上时支撑它们。这件背心让它们用后腿站立,基本上强迫它们用瘫痪的后腿直立行走。**老鼠**试图走向另一端的巧克力,研究人员说,这种“意志力训练”逐渐建立了新的神经纤维。

经过两周的训练,**老鼠**迈出了瘫痪腿上的第一步。Courtine等人说,在五到六周内,研究中的所有**老鼠**都能长时间地用后腿进行双足行走。

Courtine在EPFL的新闻稿中说:“这是神经康复的世界杯。我们的**老鼠**在几周前完全瘫痪,现在变成了运动员。我说的是100%恢复自主运动。”

然而,这距离在人类身上实现还有很长的路要走。但EPFL表示,人类临床试验已经提上日程,预计将在两年内开始在苏黎世进行。

该论文将发表在本周的《*Science*》杂志上。

EPFL/Grégoire Courtine
 

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丽贝卡·博伊尔是一位屡获殊荣的自由撰稿人,她撰写关于天文学、人畜共患病以及介于两者之间的各种主题的文章。她是《大西洋月刊》的特约撰稿人,她的作品经常出现在《大众科学》、《新科学家》、《FiveThirtyEight》、《连线》以及许多其他面向成人和儿童的出版物上。丽贝卡在科罗拉多州长大,离太空更近一英里,现在住在圣路易斯,靠近大陆两条最强大的河流的交汇处。

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