2011 年，Gert-Jan Oskam 住在中國，當時他遭遇了一場摩托車事故，導致臀部以下癱瘓。 現在，通過一系列設備，科學家們讓他重新控制了自己的下半身。
“12 年來，我一直在努力站穩腳跟，”奧斯卡姆先生在周二的新聞發布會上說。 “現在我學會瞭如何正常、自然地走路。”
在一個 學習 週三發表在《自然》雜誌上的瑞士研究人員描述了植入物，這種植入物在 Oskam 先生的大腦和脊髓之間提供了一個“數字橋樑”，繞過了受傷的部分。 這一發現讓 40 歲的 Oskam 先生能夠在助行器的幫助下站立、行走和登上陡峭的斜坡。 植入植入物一年多後，他仍然保留了這些能力，並且實際上已經顯示出神經功能恢復的跡象，即使在植入物關閉時也能拄著拐杖行走。
“我們捕捉到了 Gert-Jan 的想法，並將這些想法轉化為對脊髓的刺激，以重新建立自主運動，”瑞士洛桑聯邦理工學院的脊髓專家 Grégoire Courtine 說道，他幫助領導這項研究，在新聞發布會上說。
將植入物植入 Oskam 先生體內的洛桑大學神經科學家喬斯琳·布洛赫 (Jocelyne Bloch) 補充說：“一開始對我來說這完全是科幻小說，但今天變成了現實。”
近幾十年來，脊髓損傷治療技術取得了許多進展。 2016年，以庫爾廷博士為首的一組科學家讓癱瘓的猴子恢復行走能力，另一名科學家則幫助一名男子重新獲得對殘廢手的控制權。 2018 年，同樣由 Courtine 博士領導的另一組科學家設計了一種方法 刺激大腦 使用電脈衝發生器，讓部分癱瘓的人重新走路和騎自行車。 去年， 更先進 大腦刺激程序允許癱瘓受試者在治療的一天內游泳、步行和騎自行車。
奧斯卡姆先生前幾年接受過刺激手術，甚至恢復了一些行走能力，但最終他的進步趨於平穩。 在新聞發布會上，Oskam 先生說，這些刺激技術讓他覺得運動有一些異樣，他的思想和身體之間有一種陌生的距離。
新界面改變了這一點，他說：“以前是刺激控制我，現在是我控制刺激。”
在這項新研究中，研究人員稱之為大腦-脊柱接口，它利用人工智能思維解碼器來讀取 Oskam 先生的意圖——可以通過他大腦中的電信號來檢測——並將它們與肌肉運動相匹配。 自然運動的病因學，從思想到意圖再到行動，都被保留了下來。 正如 Courtine 博士所描述的那樣，唯一的補充是跨越脊柱受傷部位的數字橋。
未參與這項研究的紐卡斯爾大學神經科學家安德魯杰克遜說：“它提出了關於自主性和命令來源的有趣問題。 你在繼續模糊什麼是大腦和什麼是技術之間的哲學界限。”
傑克遜博士補充說，該領域的科學家幾十年來一直在研究將大腦與脊髓刺激器連接起來的理論，但這是他們第一次在人類患者身上取得如此成功。 “說起來容易，做起來難得多，”他說。
為實現這一結果，研究人員首先在 Oskam 先生的頭骨和脊柱中植入了電極。 然後，該團隊使用機器學習程序來觀察當他試圖移動身體的不同部位時大腦的哪些部位會亮起。 這種思想解碼器能夠將特定電極的活動與特定意圖相匹配：每當 Oskam 先生試圖移動他的腳踝時，一種配置就會亮起，當他試圖移動他的臀部時，另一種配置會亮起。
然後研究人員使用另一種算法將大腦植入物連接到脊柱植入物，脊柱植入物被設置為向他身體的不同部位發送電信號，引發運動。 該算法能夠解釋每塊肌肉收縮和放鬆的方向和速度的細微變化。 而且，由於大腦和脊柱之間的信號每 300 毫秒發送一次，Oskam 先生可以根據有效的方法和無效的方法快速調整策略。 在第一次治療中，他可以扭動臀部肌肉。
在接下來的幾個月裡，研究人員對大腦-脊柱接口進行了微調，以更好地適應行走和站立等基本動作。 Oskam 先生的步態看起來有些健康，並且能夠相對輕鬆地穿過台階和斜坡，即使在幾個月沒有接受治療之後也是如此。 此外，經過一年的治療，他開始注意到在沒有腦-脊柱接口幫助的情況下，他的運動有了明顯的改善。 研究人員記錄了這些在負重、平衡和步行測試中的改進。
現在，Oskam 先生可以在他的房子周圍以有限的方式行走，進出汽車，站在酒吧喝一杯。 他說，這是他第一次覺得自己是掌控一切的人。
研究人員承認他們工作的局限性。 大腦中的細微意圖很難辨別，目前的腦-脊柱接口雖然適合行走，但恢復上半身運動可能就不行了。 這種治療也是侵入性的，需要多次手術和數小時的物理治療。 目前的系統並不能修復所有的脊髓麻痺。
但該團隊希望進一步的進展將使治療更容易獲得併且更系統有效。 “這是我們的真正目標，”Courtine 博士說，“讓全世界所有需要它的患者都能使用這項技術。”
