通過神經移植手術，三名癱瘓患者重獲行走能力

最近，有三名腰部以下患有癱瘓的患者重獲行走能力，這也意味著一種新的治療方法有了首批成功案例。在這種療法中，醫生們使用了被移植入病人脊髓中的各種混合的電信號刺激再加上一套長時間的鍛煉方案，來喚醒病人的行走能力。

這三名被治癒的患者中的兩人都是在路易斯維爾大學肯塔基州脊髓損傷研究中心接受治療的。其中，來自佛羅里達州 23 歲的 Kelly Thomas 在 2014 年因車禍受傷，而另一位來自威斯康星州的 35 歲的 Jeff Marquis 則因為在 2011 年的一次山地自行車事故中摔斷了背部。第三名患者，29 歲的 Jered Chinnock，是因為 2013 年的一次雪地摩托車事故中受傷的，他在明尼蘇達州羅切斯特的梅奧診所接受治療。

這三人的治療方案實際上是相同的。醫生使用一種植入進脊柱的可以產生各類混合型的電信號刺激，花費了將近一年的時間去治療 Chinnock，另外還有 43 周的鍛煉方案。和另外兩位在路易斯維爾接受治療的患者一樣，來自梅奧診所的醫生團隊也通過外科手術將一組電極植入 Chinnock 的下背部，來對受損的脊柱神經進行治療，從而使它能夠將來自大腦信號傳遞到脊髓組織，並進一步與腿部強大的肌肉相連。

重獲神經連接

Chinnock 在那次事故中導致的脊柱的斷裂使得他的大腦與控制腿部肌肉的神經之間的任何直接連接都遭到了破損，但研究人員認為，通過進入脊柱內的植入物，這一被破壞的神經連接能以某種方式重新修復。他們認為，大腦和控制腿部肌肉的神經之間還是會有某些神經在那次事故中並沒有被完全斷開聯繫，只是這些神經所能傳遞給腿部肌肉的信號太過微弱而不足以刺激腿部的運動。

通過不斷的試驗與糾錯來不斷的調整來自植入物的電信號，在加上輔助強化運動，這一醫生團隊終於能夠將來自大腦中的最終傳遞給腿部肌肉的信號放大到了足以刺激腿部肌肉的運動的程度。

在使用這種方法進行一個月的治療之後，病人開始可以站在跑步機上。之後，首先在一位專門負責移動他的腿的物理治療師和一套可以支撐他的上半身的支撐系統的幫助下，患者開始練習有意識地向前邁進的動作。在訓練了一段時間之後，他在跑步機上向前邁步的能力便漸漸提高。

接下來，在前驅助行器和一位負責幫助身體平衡的助手的共同幫助下，他可以漸漸開始在空地上行走，一開始，他的最好成績是一次走完 331 步，長達 102 米遠的距離。從治療開始第 25 周到第 42 周，他的步行速度從每秒 5 厘米翻了四番，達到了每秒 20 厘米。

梅奧診所的 Kendall Lee 和他的聯合首席研究員評價說道，「我認為這是一項非常重要的成果，因為在過去 50 年在這方面的研究實際上都獲得沒有太大的成功。雖然這次只有一名病人，但能夠重新可以有意識的控制並可以移動 100 米是一項非常大的進步，這名病人可以走的距離都已經和一個足球場的長度差不多了。」

另外兩名在路易斯維爾接受治理的病人的所採用的治療方案也非常類似。治療結束時，Thomas 已經可以在僅有滾輪幫助而無需物理治療師的幫助下在空地上行走。Marquis 在一個小時里可以行走 362 米，他的最高步行速度達到每秒 19 厘米，與 Chinnock 大致相同。

「這項研究成果向人們證明了，脊髓損傷多年後也擁有重新學習的能力，」路易斯維爾團隊共同領導中的 Claudia Angeli 說道，該團隊之前就曾經使用類似的植入物使四名癱瘓患者成功恢復了腿部的某些活動能力。她說，「這次的成功事例對於脊髓損傷研究領域來說有著非常重大的意義。」

但是並不是每個接受這種治療方案的人都可以重新行走。另外兩名路易斯維爾的患者在接受治療之後雖然可以站立，但無法前行，可能是因為他們的脊髓神經在事故中已經破損太多，通過植入物轉遞的想要「走」的信號由於缺少接下來的鏈接也無法傳遞給腿部肌肉。

「雖然這項成就十分令人欣喜，但我不會說這一方法對每個人都有用，」英國紐卡斯爾大學的 Andrew Jackson 說，「接下來非常有意義的一步，可能就是嘗試建立一套生物標誌物方案，來事先判斷某一患者是否有可以通過這種手術方案成功得到治療。」

對手臂的控制

在重複行走能力的這一重要時間點恰巧也趕上了另一個重複手部抓取能力的重要的日子，27 歲的 Ian Burkhart 是一名來自俄亥俄州都柏林的四肢癱瘓男子，而在最近他通過治療可以重新有意識的控制他的一隻手臂，抓住並操縱日常物品。

由於 2010 年的一次潛水事故而受傷的 Ian Burkhart 在治療中被在腦部植入了一組電極，之後，他便能夠對自己的右臂實現之前無法達到的控制。

來自俄亥俄州哥倫布的巴特爾紀念研究所，同時也是這次治療伯克哈特的團隊的聯合領導人 David Friedenberg 說，「通過使用我們的系統，Ian 能夠快速準確地對他在日常生活中通常會遇到的物體進行各種操作，包括拿起和移動飲料罐，將叉子插進食物中以及對公告板上的小釘子進行操作。在標準化的臨床測試中，他在 45 次嘗試中有 44 次成功。」

Burkhart 的治療主要有三個關鍵部分組成。一個微晶元被植入進他的大腦運動皮層，大腦運動皮層證實負責控制人體運動的，這一微晶元可以將來自大腦皮層 96 個位置的電信號饋送到稱為解碼器的裝置中。解碼器使用了機器學習演算法來對電信號進行解碼，他可以預測 Burkhart 想要對自己的手進行怎樣的操作。

最後，Burkhart 的右前臂植入物可以接受來自解碼器的信號。它被編程為可以對前臂的肌肉進行相應的刺激，來實現他想要進行的動作。

Friedenberg 說，這一次他們團隊的主要創新的一點是改進的解碼器，它可以在不到一秒的時間內更快地識別 Burkhart 的意願並相應的做出反饋。除此之外，與之前的解碼器不同的是，它可以在沒有冗長，艱苦的事先校準的情況下即時學習。弗里登伯格說：「這樣，像 Ian 這樣的人甚至有一天也可以將使整個治療系統搬回到家裡，並進行定期治療。」

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