據(jù)《科學(xué)進(jìn)展》雜志報(bào)道：英國劍橋大學(xué)研究人員通過對實(shí)驗(yàn)鼠的研究，開發(fā)出了一種新型神經(jīng)植入物，可以用來恢復(fù)截肢者和其他失去手臂或腿部的人的肢體功能。該神經(jīng)植入物使用生物融合裝置來改善大腦和癱瘓肢體之間的連接；從而創(chuàng)造一個(gè)能以更自然、更直觀的方式與大腦交流，為假肢、腦機(jī)接口，甚至增強(qiáng)認(rèn)知能力開辟了新的可能性的系統(tǒng)。而且，該植入設(shè)備結(jié)合了柔性電子設(shè)備和人類干細(xì)胞——人體的“可重新編程”主細(xì)胞——以更好地與神經(jīng)和驅(qū)動(dòng)肢體功能整合。

恢復(fù)肢體功能“攻堅(jiān)戰(zhàn)”

以神經(jīng)植入物恢復(fù)肢體功能的嘗試，之所以大多以失敗告終，是因?yàn)殡S著時(shí)間的推移，電極周圍往往會(huì)形成疤痕組織，從而阻礙裝置和神經(jīng)之間的連接。

針對這個(gè)問題，研究人員設(shè)計(jì)了一種生物兼容的柔性電子裝置，可以連接到神經(jīng)末梢，然后將一層重新編程為肌肉細(xì)胞的干細(xì)胞放置在電極和活體組織之間，該裝置與宿主身體結(jié)合可以防止疤痕組織的形成。

當(dāng)研究人員將該裝置植實(shí)驗(yàn)鼠癱瘓的前臂時(shí)，干細(xì)胞在植入前已轉(zhuǎn)化為肌肉細(xì)胞，并與大鼠前臂的神經(jīng)整合。在為期28天的實(shí)驗(yàn)后，細(xì)胞在電極上存活了下來，這是第一次有證據(jù)表明細(xì)胞可在這種實(shí)驗(yàn)中存活如此長時(shí)間。研究人員表示，將兩種先進(jìn)的神經(jīng)再生療法，即細(xì)胞療法和生物電子療法結(jié)合到一個(gè)裝置中，可以克服這兩種方法的缺點(diǎn)，并由此提高功能和靈敏度。

成功挑戰(zhàn)神經(jīng)元再生和神經(jīng)回路重建

在試圖逆轉(zhuǎn)導(dǎo)致肢體喪失或肢體功能喪失的損傷時(shí)，一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)是神經(jīng)元無法再生和重建被破壞的神經(jīng)回路。

“如果某人的手臂或腿被截肢，神經(jīng)系統(tǒng)中的所有信號仍然存在，即使物理肢體消失了，”劍橋臨床神經(jīng)科學(xué)系的Damiano Barone博士說，“而整合假肢或恢復(fù)手臂或腿部功能的挑戰(zhàn)是從神經(jīng)中提取信息并將其傳遞到肢體，以便恢復(fù)功能。

解決這個(gè)問題的一種方法是在肩膀的大肌肉中植入神經(jīng)并連接上電極，而為了獲得更好的分辨率，任何用于恢復(fù)功能的植入物都需要從電極中提取更多信息；同時(shí)為了提高靈敏度，研究人員希望設(shè)計(jì)出可以在單個(gè)神經(jīng)纖維或軸突規(guī)模上工作的東西。“軸突本身有一個(gè)很小的電壓，”Barone說，“一旦它與具有更高電壓的肌肉細(xì)胞連接，來自肌肉細(xì)胞的信號就更容易提取，這也就是可以提高植入物靈敏度的地方。”

目前，研究人員還在努力進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備并提高其可擴(kuò)展性。

新型神經(jīng)植入物不能不說是癱瘓者的福音。而且，與其他技術(shù)相比，用生物融合裝置改善大腦與癱瘓肢體之間聯(lián)系的方法也更具優(yōu)勢：除了易于集成和長期穩(wěn)定性外，該設(shè)備還足夠小，只需進(jìn)行鎖孔手術(shù)即可植入。而且，該設(shè)備還是一種高度可擴(kuò)展的解決方案，因?yàn)樗褂谩艾F(xiàn)成”細(xì)胞。雖然將其用于人類之前還需進(jìn)行廣泛的研究和測試，但對于截肢者、失去肢體或肢體功能的人來說，這都是一個(gè)很有前途的進(jìn)展。