大腦植入裝置或將引領華大醫學新突破

華大醫學院根據真人手掌構造打造的Biomimetic hand(Mark Stone/Center for Sensorimotor Neural Engineering)

 

(編譯:趙天玥)弗雷德·福伊(Fred Foy)的手曾經因神經紊亂而患有被稱為基本震顫的神經障礙抖動,這使他很難完成最簡單的任務,從簽名到用餐。

於是在2016年11月,他在華盛頓大學醫學中心進行了實驗手術,試圖用植入他大腦的裝置來解決震顫問題。

現年82歲的楓谷(Maple Valley)的福伊(Foy)說:「手術效果很好」他目前是他年輕時建造的一所公寓的經理。「這是一個奇蹟。我現在可以自己吃飯了,我可以用我的右手做事,這些都是我以前無法想象的。」

華盛頓大學感知運動神經工程中心(CSNE)率先開展了這項研究,該研究旨在創造大腦與計算機之間的接口。

CSNE的產業關係和創新總監史高特·然薩姆(Scott Ransom)指出這一切都是為了讓那些因傷或中風而癱瘓的人們能夠再次移動他們的四肢。

該中心成立於2011年,由國家科學基金會提供10年4000萬美元的聯邦撥款。該計劃的另外兩個分支在麻省理工學院和聖地亞哥州立大學進行。總共有三個機構的50名教師和31個行業合作夥伴。

其教職人員中之一的一名神經倫理學家,主要幫助科學家通過將電腦芯片植入身體和大腦來治理運動的倫理意義。然薩姆表示:「我們在製定這些標準方面處於領先地位。」

該中心希望進一步在人類研究方面進行實驗,而基本震顫研究是這一努力的早期工程之一。

基本震顫是以不自主,有節奏的搖晃為特徵的神經疾病,患者在休息或睡眠時不會搖晃。其原因尚不明確,也沒有治癒的辦法。

治療它的一種方法是深度腦刺激,使用植入裝置提供電流刺激,平復症狀。

美敦力(Medtronic)公司生產的該中心的實驗設備與市場上的其他設備不同。只有當病人移動手臂時,才能通過開啟刺激來控制震顫。華大神經外科醫生安德魯·寇(Andrew Ko)說,研究表明,間歇性刺激可能會更好地治療症狀。

而且由於該設備並沒有持續運轉,其電池預計將持續更長的時間。這是一個重要的考慮因素,因為更換植入設備中的電池也需要通過手術完成。

到目前為止,只有4名患者作為2018年底的臨床試驗的一部分植入了實驗裝置。研究人員正在積極尋找擴大試驗的方法。

該裝置工作原理為:神經外科醫生在大腦中植入傳感器,從大腦皮層(自主運動所必需的大腦部分)收集數據,並檢測患者何時移動手臂。

為了做到這一點,CSNE團隊不得不開發機器學習算法,對來自大腦的神經信號進行「解碼」,並將其與特定的震顫症狀相關聯。

「當系統檢測到手臂運動的時候,它開啟了針對大腦不同部位的刺激。」為福伊手術的寇說。「這種刺激治療病人的震顫。在某些方面,它就像一個人腦通路的修復裝置。」

研究人員還在探索患者是否可以有意識地調整設備。深度腦刺激的副作用是影響表達能力。研究人員希望患者有一天可以通過思考來控制設備的通斷開關,而不是手動打開和關閉設備。

福伊說,他經歷了物理治療,為成為一個很好的手術候選人做出準備,而在會議期間,他發現有多少事情他不能繼續做了。意識到這點使他異常難過。

他說:「我之前都沒有意識到自己身材有多差。」

現在,他每個月都會去華大參與研究裝置是如何幫助他的。他做了右手手術來緩解震顫。但他的左手還在顫抖,並且他還要繼續使用拐杖行走。

他說:「我很樂意提供幫助,我願意做任何事情來推動科學發展。」