《nature》最新成果!大脑植入芯片瘫痪猴子重新行走,离人类有多远?
11月9日,在nature 的首页中发布了一项来自中国北京实验室的重磅实验成果—通过在灵长类动物的大脑中植入芯片使脊髓损伤导致下肢瘫痪猴子重新恢复行走能力。
该项目的领头人为来自瑞士联邦理工学院格的雷瓜尔·库尔蒂纳(GrégoireCourtine),十几年来它他奔波于洛桑与北京的实验室之间,其目的就是为了给一只脊髓损伤的猴子治疗。因为中国想比于欧洲和美国对猴子试验的监管要宽松很多。
但库尔蒂纳认为这一切的奔波劳累都是值得的,因为在北京的实验结果令他和他的团队都感到兴奋不已。就在这周他们在网上报告了其团队在北京的实验结果,植入猴子脑补的无限大脑芯片通过重建大脑记录的信号刺激腿部的电极,使脊髓损伤的猴子重新恢复了行走能力。
在格雷瓜尔·库尔蒂纳的试验中已经证实了他们不仅能使瘫痪的猴子恢复协调能力,并能够承载一定重量—这对于运动来说是非常关键的。同样这项研究对于瘫痪病人的研究也是非常有帮助的。
这项试验最初是在老鼠身上进行的,经过十多年的努力,一点点的进步以达到现在的突破。
该团队首先让健康的猴子在跑步机上行走,记录其大脑控制腿部肌肉的电信号。同时记录大脑电信号与腿部肌肉的中介—腰椎位置的电信号。然后,在部分脊髓受伤猴子的腰椎部位重现这些刺激腿部肌肉行走的关键点信号。
他们在瘫痪的猴子脑部植入微电极阵列,该阵列能拾取并解码早先与腿部运动相关的信号。解码后的信号将通过无线信息传输传送到位于腰椎部位的电脉冲发生装置,而后在猴子的腿部触发肌肉的运动。
虽然猴子的腿部运动并不算完美,但它的腿部并没有拖动,运动的协调度也足以支持灵长类动物的体重。并且通过一段时间的训练,猴子也变得更加适应这些外来装置发射给其腿部的电信号。
当然,对于“脑脊柱接口”研究的最终目的还是将这项技术应用于人类。
“这项研究有助于开启新的生物电子治疗方式,在临床上帮助瘫痪病人。”在纽约曼哈斯特斯坦医学研究所工作的Chad Bouton在回答nature记者采访时这样说。Chad Bouton正在从事研究绕过受损脊椎帮助瘫痪病人恢复行走能力的医疗设备。
但是做与人类相同的事情会更加复杂,该项目的带头人Courtine表示,“想要帮助人类恢复行走能力,需要更加复杂的大脑解码,并且我们无法在脊髓损伤的人类大脑中记录下正确的电信号。”
团队另一位研究人员Sharma表示,进一步的研究将必须考虑到走的其他要素。例如,猴子没有证明的步态的节奏协调由不同组的神经元控制,在麻痹患者中实现人体运动的装置将理想地包括脑 - 计算机接口,用于激活肌肉的电刺激,用于帮助承载体重的外骨骼类装置,以及更智能的电处理以实现步态控制。
Courtine已经在洛桑大学医学院开始临床试验,旨在通过帮助刺激协调行走来康复瘫痪病人。有两位病人已经在他的帮助下植入了电脉冲发生器。(试验不会植入人体大脑中的微电极阵列,因此他们不能控制运动本身。)
随着临床试验在瑞士进行,Courtine仍然定期回中国。Courtine说,中国对灵长类动物研究的欢迎态度将为该国带来好处,这将是中国推进转化医学的巨大杠杆。