新型神经植入物让瘫痪者恢复肢体功能

据《科学进展》杂志报道：英国剑桥大学研究人员通过对实验鼠的研究，开发出了一种新型神经植入物，可以用来恢复截肢者和其他失去手臂或腿部的人的肢体功能。该神经植入物使用生物融合装置来改善大脑和瘫痪肢体之间的连接；从而创造一个能以更自然、更直观的方式与大脑交流，为假肢、脑机接口，甚至增强认知能力开辟了新的可能性的系统。而且，该植入设备结合了柔性电子设备和人类干细胞——人体的“可重新编程”主细胞——以更好地与神经和驱动肢体功能整合。

恢复肢体功能“攻坚战”

以神经植入物恢复肢体功能的尝试，之所以大多以失败告终，是因为随着时间的推移，电极周围往往会形成疤痕组织，从而阻碍装置和神经之间的连接。

针对这个问题，研究人员设计了一种生物兼容的柔性电子装置，可以连接到神经末梢，然后将一层重新编程为肌肉细胞的干细胞放置在电极和活体组织之间，该装置与宿主身体结合可以防止疤痕组织的形成。

当研究人员将该装置植实验鼠瘫痪的前臂时，干细胞在植入前已转化为肌肉细胞，并与大鼠前臂的神经整合。在为期28天的实验后，细胞在电极上存活了下来，这是第一次有证据表明细胞可在这种实验中存活如此长时间。研究人员表示，将两种先进的神经再生疗法，即细胞疗法和生物电子疗法结合到一个装置中，可以克服这两种方法的缺点，并由此提高功能和灵敏度。

成功挑战神经元再生和神经回路重建

在试图逆转导致肢体丧失或肢体功能丧失的损伤时，一个巨大的挑战是神经元无法再生和重建被破坏的神经回路。

“如果某人的手臂或腿被截肢，神经系统中的所有信号仍然存在，即使物理肢体消失了，”剑桥临床神经科学系的Damiano Barone博士说，“而整合假肢或恢复手臂或腿部功能的挑战是从神经中提取信息并将其传递到肢体，以便恢复功能。

解决这个问题的一种方法是在肩膀的大肌肉中植入神经并连接上电极，而为了获得更好的分辨率，任何用于恢复功能的植入物都需要从电极中提取更多信息；同时为了提高灵敏度，研究人员希望设计出可以在单个神经纤维或轴突规模上工作的东西。“轴突本身有一个很小的电压，”Barone说，“一旦它与具有更高电压的肌肉细胞连接，来自肌肉细胞的信号就更容易提取，这也就是可以提高植入物灵敏度的地方。”

目前，研究人员还在努力进一步优化设备并提高其可扩展性。

新型神经植入物不能不说是瘫痪者的福音。而且，与其他技术相比，用生物融合装置改善大脑与瘫痪肢体之间联系的方法也更具优势：除了易于集成和长期稳定性外，该设备还足够小，只需进行锁孔手术即可植入。而且，该设备还是一种高度可扩展的解决方案，因为它使用“现成”细胞。虽然将其用于人类之前还需进行广泛的研究和测试，但对于截肢者、失去肢体或肢体功能的人来说，这都是一个很有前途的进展。