通过神经移植手术，三名瘫痪患者重获行走能力

最近，有三名腰部以下患有瘫痪的患者重获行走能力，这也意味着一种新的治疗方法有了首批成功案例。在这种疗法中，医生们使用了被移植入病人脊髓中的各种混合的电信号刺激再加上一套长时间的锻炼方案，来唤醒病人的行走能力。

这三名被治愈的患者中的两人都是在路易斯维尔大学肯塔基州脊髓损伤研究中心接受治疗的。其中，来自佛罗里达州 23 岁的 Kelly Thomas 在 2014 年因车祸受伤，而另一位来自威斯康星州的 35 岁的 Jeff Marquis 则因为在 2011 年的一次山地自行车事故中摔断了背部。第三名患者，29 岁的 Jered Chinnock，是因为 2013 年的一次雪地摩托车事故中受伤的，他在明尼苏达州罗切斯特的梅奥诊所接受治疗。

这三人的治疗方案实际上是相同的。医生使用一种植入进脊柱的可以产生各类混合型的电信号刺激，花费了将近一年的时间去治疗 Chinnock，另外还有 43 周的锻炼方案。和另外两位在路易斯维尔接受治疗的患者一样，来自梅奥诊所的医生团队也通过外科手术将一组电极植入 Chinnock 的下背部，来对受损的脊柱神经进行治疗，从而使它能够将来自大脑信号传递到脊髓组织，并进一步与腿部强大的肌肉相连。

重获神经连接

Chinnock 在那次事故中导致的脊柱的断裂使得他的大脑与控制腿部肌肉的神经之间的任何直接连接都遭到了破损，但研究人员认为，通过进入脊柱内的植入物，这一被破坏的神经连接能以某种方式重新修复。他们认为，大脑和控制腿部肌肉的神经之间还是会有某些神经在那次事故中并没有被完全断开联系，只是这些神经所能传递给腿部肌肉的信号太过微弱而不足以刺激腿部的运动。

通过不断的试验与纠错来不断的调整来自植入物的电信号，在加上辅助强化运动，这一医生团队终于能够将来自大脑中的最终传递给腿部肌肉的信号放大到了足以刺激腿部肌肉的运动的程度。

在使用这种方法进行一个月的治疗之后，病人开始可以站在跑步机上。之后，首先在一位专门负责移动他的腿的物理治疗师和一套可以支撑他的上半身的支撑系统的帮助下，患者开始练习有意识地向前迈进的动作。在训练了一段时间之后，他在跑步机上向前迈步的能力便渐渐提高。

接下来，在前驱助行器和一位负责帮助身体平衡的助手的共同帮助下，他可以渐渐开始在空地上行走，一开始，他的最好成绩是一次走完 331 步，长达 102 米远的距离。从治疗开始第 25 周到第 42 周，他的步行速度从每秒 5 厘米翻了四番，达到了每秒 20 厘米。

梅奥诊所的 Kendall Lee 和他的联合首席研究员评价说道，“我认为这是一项非常重要的成果，因为在过去 50 年在这方面的研究实际上都获得没有太大的成功。虽然这次只有一名病人，但能够重新可以有意识的控制并可以移动 100 米是一项非常大的进步，这名病人可以走的距离都已经和一个足球场的长度差不多了。”

另外两名在路易斯维尔接受治理的病人的所采用的治疗方案也非常类似。治疗结束时，Thomas 已经可以在仅有滚轮帮助而无需物理治疗师的帮助下在空地上行走。Marquis 在一个小时里可以行走 362 米，他的最高步行速度达到每秒 19 厘米，与 Chinnock 大致相同。

“这项研究成果向人们证明了，脊髓损伤多年后也拥有重新学习的能力，”路易斯维尔团队共同领导中的 Claudia Angeli 说道，该团队之前就曾经使用类似的植入物使四名瘫痪患者成功恢复了腿部的某些活动能力。她说，“这次的成功事例对于脊髓损伤研究领域来说有着非常重大的意义。”

但是并不是每个接受这种治疗方案的人都可以重新行走。另外两名路易斯维尔的患者在接受治疗之后虽然可以站立，但无法前行，可能是因为他们的脊髓神经在事故中已经破损太多，通过植入物转递的想要“走”的信号由于缺少接下来的链接也无法传递给腿部肌肉。

“虽然这项成就十分令人欣喜，但我不会说这一方法对每个人都有用，”英国纽卡斯尔大学的 Andrew Jackson 说，“接下来非常有意义的一步，可能就是尝试建立一套生物标志物方案，来事先判断某一患者是否有可以通过这种手术方案成功得到治疗。”

对手臂的控制

在重复行走能力的这一重要时间点恰巧也赶上了另一个重复手部抓取能力的重要的日子，27 岁的 Ian Burkhart 是一名来自俄亥俄州都柏林的四肢瘫痪男子，而在最近他通过治疗可以重新有意识的控制他的一只手臂，抓住并操纵日常物品。

由于 2010 年的一次潜水事故而受伤的 Ian Burkhart 在治疗中被在脑部植入了一组电极，之后，他便能够对自己的右臂实现之前无法达到的控制。

来自俄亥俄州哥伦布的巴特尔纪念研究所，同时也是这次治疗伯克哈特的团队的联合领导人 David Friedenberg 说，“通过使用我们的系统，Ian 能够快速准确地对他在日常生活中通常会遇到的物体进行各种操作，包括拿起和移动饮料罐，将叉子插进食物中以及对公告板上的小钉子进行操作。在标准化的临床测试中，他在 45 次尝试中有 44 次成功。”

Burkhart 的治疗主要有三个关键部分组成。一个微芯片被植入进他的大脑运动皮层，大脑运动皮层证实负责控制人体运动的，这一微芯片可以将来自大脑皮层 96 个位置的电信号馈送到称为解码器的装置中。解码器使用了机器学习算法来对电信号进行解码，他可以预测 Burkhart 想要对自己的手进行怎样的操作。

最后，Burkhart 的右前臂植入物可以接受来自解码器的信号。它被编程为可以对前臂的肌肉进行相应的刺激，来实现他想要进行的动作。

Friedenberg 说，这一次他们团队的主要创新的一点是改进的解码器，它可以在不到一秒的时间内更快地识别 Burkhart 的意愿并相应的做出反馈。除此之外，与之前的解码器不同的是，它可以在没有冗长，艰苦的事先校准的情况下即时学习。弗里登伯格说：“这样，像 Ian 这样的人甚至有一天也可以将使整个治疗系统搬回到家里，并进行定期治疗。”