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    医药经济报 2007年3月2日
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    受意识支配的假肢

      日前,美国宾夕法尼亚医学院的研究人员介绍了可以将患者的神经系统和一个受意识支配的假肢相连接的生物学接口的研究基础。由对数年脊髓损伤研究的结果综合得出的概念框架,已经发表在今年1月的美国《神经外科学》杂志上。

      该文章的作者,宾夕法尼亚州大脑损伤和修复中心负责人、神经外科学教授Douglas H. Smith博士说:“我们现在正处在发明一种新的大脑-机器接口方法的转折点上。如果你想把坚硬或者锋利的电极放入神经系统来记录信号,那神经系统当然会产生抵抗。但是,可以‘骗’神经系统接受一个可支配的接口,将新的神经细胞同化到自己的网络中来。”

      为了开发新一代的假肢,研究人员设想通过使用未受损的神经组织区域提供指令信号,从而驱动一个器械,例如一个人工肢体。这个设想所面临的挑战是——需要实施一项自然的、可靠的、能与大脑进行双向交流的修复术。举例来说,患者的意识在将神经信号转换成假肢运动的同时,类似温度或者压力之类的感知刺激需要提供反馈信息来适应这些运动。

      此在研接口最重要的特色,就是其有能力制造可移植的、已经与电极配对的活神经组织。在实验室培育的神经组织的非电极端可以与患者的神经结合——转播电极端传出或者回馈的信号,然后顺次接在一个电子装置上。

      今后这一系统或许可以帮助那些由于脊髓损伤、失去某个肢体或者其他原因造成瘫痪的患者恢复他们的身体机能。Smith博士说:“不管是对假肢装置还是对有功能缺陷的躯体,大脑都可以恢复对他们的控制。”

      为了研发这一接口,研究小组使用了Smith研究室新近发明的对轴突神经纤维的延长培育方法。将两个相邻神经元培养板在生物反应器内培养。结果两个培养板上的轴突都伸展出来连接到对方培养板上的神经元群落。然后在接下来的几天内,通过计算机控制的精密的动力系统慢慢的将两个培养板移开,直到它们达到预期的长度为止。

      对于这个接口来说,培养板就是电子微型芯片。由于Smith博士和他的研究小组已经展示了延长培育的轴突可以传送有效的电信号,因此他们预计这一神经组织接口通过微型芯片可以探测并记录经由神经传送的实时信号,并且激活感知信号通过轴突传送回去。

      在另一项研究中,Smith博士及其同事展示了这些延长培育的轴突在移植到脊髓损伤大鼠模型内还可以生长。现在研究小组正在研究,通过新设计神经网桥的神经元电活动性和实验动物中运动恢复情况。(焉知)

     

       
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