视频:经过机器人辅助康复和一剂化学药剂治疗后,瘫痪的老鼠重新行走

视频:经过机器人辅助康复和一剂化学药剂治疗后,瘫痪的老鼠重新行走

通过使用机器人背带和一种专门用于刺激脑细胞的特殊化学混合物进行精心训练,脊髓受伤的老鼠能够重新学会走路。瑞士科学家表示,这些测试表明,因脊髓受伤而瘫痪的人类可能会恢复一些神经活动。

这种疗法利用了神经系统固有的可塑性,即神经网络可以重新连接以执行不同的任务。运动皮层区域能够与老鼠的后肢建立新的连接,这些后肢因脊髓损伤而瘫痪,其瘫痪方式与人类脊髓瘫痪类似。

瑞士联邦理工学院的格雷瓜尔·库尔蒂纳 (Grégoire Courtine) 领导的研究人员表示,尽管神经系统具有自我修复能力,但人类一半的脊髓损伤会导致瘫痪。但借助神经假体(在本例中为电化学治疗)和机器人辅助设备,即使是最严重的损伤也可以重新修复。研究人员表示,关键在于唤醒休眠的脊柱。

这与我们最近看到的其他涉及大脑运动控制的机器人介导瘫痪疗法不同。在那项研究中,人类患者佩戴了一个颅脑装置,该装置可以利用他们的思想来控制机械臂。在这种情况下,治疗是生理性的,诱导休眠神经元建立新的连接并直接移动肢体。

首先,Courtine 及其同事给大鼠注射了一种化学混合物,这种混合物可以与脊髓神经元上的多巴胺、肾上腺素和血清素受体结合。这取代了正常情况下在健康脊髓通路中释放的神经递质。在启动神经元几分钟后,研究小组通过植入脊髓管的电极刺激大鼠的脊髓。这会向被唤醒的神经元发送电信号。然后需要训练大鼠重新使用四肢。在受伤后一周内,大鼠就在跑步机上建立新的神经连接。

Courtine 和同事们制作了一件小老鼠背心,当老鼠站在跑步机上时,它可以为它们提供支撑。这件背心让老鼠用后腿站立,基本上就是强迫它们用瘫痪的后腿直立行走。研究人员表示,老鼠会尝试向另一端的一块巧克力移动,这种“基于意志力的训练”会逐渐形成新的神经纤维。

经过两周的训练,老鼠们开始用瘫痪的腿自主迈出第一步。Courtine 等人表示,在五六周内,研究中的所有老鼠都能够用后腿双足行走很长时间。

“这是神经康复领域的世界杯,”库尔蒂纳在 EPFL 的新闻发布会上说道。“我们的老鼠在几周前完全瘫痪后就变成了运动员。我说的是 100% 恢复自主运动。”

然而,距离在人体上发挥作用还有很长的路要走。但据 EPFL 称,人体临床试验即将开始,预计将于两年内在苏黎世开始。

该论文将发表在本周的《科学》杂志上。

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