新的"生物杂交"神经植入物可恢复瘫痪肢体的功能

新的"生物杂交"神经植入物可恢复瘫痪肢体的功能以前使用神经植入物来恢复肢体功能的尝试大多失败，因为随着时间的推移，电极周围往往会形成疤痕组织，阻碍了设备和神经之间的连接。通过在电极和活体组织之间夹上一层由干细胞重新编程的肌肉细胞，研究人员发现，该设备与宿主的身体融为一体，并防止了疤痕组织的形成。在28天的实验过程中，细胞一直在电极上存活，这是第一次在如此长的时间内进行监测。研究人员说，通过将两种先进的神经再生疗法--细胞疗法和生物电子学--结合到一个装置中，他们可以克服两种方法的缺点，提高功能和灵敏度。虽然在用于人体之前还需要进行广泛的研究和测试，但该设备对于截肢者或那些失去肢体功能的人来说是一个很有前途的发展。该结果于2023年3月22日在《科学进展》杂志上报道。当试图扭转导致肢体丧失或肢体功能丧失的伤害时，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。共同领导这项研究的剑桥大学临床神经科学系的达米亚诺-巴罗内博士说："例如，如果有人被截去手臂或腿部，即使物理上的肢体已经消失，但神经系统中的所有信号仍然存在。"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送到肢体上，以便恢复功能。"解决这个问题的一种方法是将神经植入肩部的大肌肉中，并在其上附加电极。这种方法的问题是在电极周围形成疤痕组织，加上只能从电极上提取表面信息。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。而为了提高灵敏度，研究人员希望设计出能够在单个神经纤维或轴突的规模上工作的东西。巴罗内说："轴突本身有微小的电压。但一旦它与肌肉细胞连接，而肌肉细胞的电压要高得多，来自肌肉细胞的信号就更容易提取。这就是你可以提高植入物的灵敏度的地方。"研究人员设计了一种生物兼容的柔性电子装置，它足够薄，可以连接到神经的末端。然后在电极上放置了一层干细胞，经过重新编程成为肌肉细胞。这是第一次以这种方式将这种被称为诱导多能干细胞的干细胞用于生物体。巴罗内说："这些细胞给了我们很大程度的控制。我们可以告诉它们如何表现，并在整个实验过程中对它们进行检查。通过将细胞置于电子设备和活体之间，身体看不到电极，只看到细胞，所以不会产生疤痕组织。"剑桥大学的生物混合装置被植入大鼠瘫痪的前臂中。干细胞在植入前已转化为肌肉细胞，与大鼠前臂的神经结合。虽然老鼠的前臂没有恢复运动，但该设备能够从大脑中接收到控制运动的信号。如果与其余的神经或假肢相连，该装置可以帮助恢复运动。细胞层也改善了设备的功能，提高了分辨率，并允许在一个活的生物体内进行长期监测。细胞在28天的实验中存活下来：这是第一次证明细胞能在这种长时间的实验中存活下来。研究人员说，与其他试图恢复截肢者功能的方法相比，他们的方法具有多种优势。除了更容易集成和长期稳定之外，该设备足够小，其植入只需要微创手术。其他用于恢复截肢者功能的神经接口技术需要对患者的大脑皮层活动进行复杂的特定解释，以便与肌肉运动相关联，而剑桥大学开发的设备是一个高度可扩展的解决方案，因为它使用"现成的"细胞。研究人员说，除了有可能恢复失去肢体的人的功能外，他们的设备还可以通过与负责运动控制的特定轴突互动来控制假肢。共同第一作者、工程系的AmyRochford说："这种界面可以彻底改变我们与技术互动的方式。通过将活体人体细胞与生物电子材料相结合，我们创造了一个能够以更自然和直观的方式与大脑沟通的系统，为假肢、脑机接口，甚至增强认知能力开辟了新的可能性。""这项技术代表了一种令人兴奋的神经植入的新方法，我们希望这将为有需要的病人开启新的治疗方法，"同样来自工程系的共同第一作者AlejandroCarnicer-Lombarte博士说。"共同领导这项研究的剑桥大学工程系的乔治-马利亚拉斯教授说："这是一项高风险的工作，我很高兴它成功了。这是一种你不知道需要两年还是十年才能成功的事情，而它最终非常有效地发生了。"研究人员现在正在努力进一步优化这些设备并提高其可扩展性。在剑桥大学技术转让部门--剑桥企业的支持下，该团队已就该技术提交了专利申请。opti-ox是一种精确的细胞重编程技术，能够忠实地执行细胞中的遗传程序，使它们能够稳定地大规模生产。实验中使用的支持opti-ox的肌肉iPSC细胞系由剑桥大学Kotter实验室提供。opti-ox重编程技术由合成生物学公司bit.bio拥有。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1351023.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1351023.htm

研究发现深部脑刺激有助于中风后的康复

研究发现深部脑刺激有助于中风后的康复一项研究发现，脑深部刺激与物理疗法相配合有助于中风后康复/克利夫兰诊所虽然紧急医疗保健、成像和医疗设备的进步改善了急性期中风的治疗，但高达50%的幸存者在中风后留下慢性残疾，这往往导致他们需要他人的帮助才能完成日常活动。中风患者通常会留下上肢损伤，包括肌肉和肌张力减弱或受损以及感觉变化。克利夫兰诊所的研究人员研究了使用一种新的侵入性手术方法来帮助中风后长期受损的人康复。他们的首次人体一期临床试验涉及齿状核的深部脑刺激（DBS），齿状核是大脑中负责调节随意运动、认知、语言和感觉功能精细控制的部分。12名在12至36个月前单侧大脑中动脉中风后出现持续中度至重度上肢损伤的参与者，通过手术将电极插入他们的小脑。类似心脏起搏器的设备会发出微小的电脉冲，帮助参与者恢复对运动的控制。手术后出院后，参与者接受了数月的物理治疗，首先关闭DBS设备几周，然后打开四到八个月。研究人员在设备打开后看到了最大的改善，12名参与者中有9名的运动损伤和功能都有改善。没有观察到严重的不良反应。损伤的严重程度影响了参与者的表现。根据使用Fugl-Meyer中风恢复评估的治疗前和治疗后评分，那些至少保留最低限度运动功能的人的收益几乎增加了两倍。该研究的通讯作者安德烈·马查多(AndreMachado)表示：“这些[研究结果]让患者感到安心，因为研究参与者在中风后已经残疾一年多，在某些情况下甚至三年了。这为我们提供了一个潜在的机会，可以在中风恢复的慢性阶段进行急需的康复改善。对治疗有反应的研究参与者的生活质量影响是显着的。”研究人员得出结论，DBS联合物理治疗是安全可行的。他们计划使用更大的样本量进行进一步的研究。该研究的主要作者肯尼斯·贝克说：“目前没有有效的方法来改善数十万中风幸存者的身体康复结果。研究结果发现，深部脑刺激与物理治疗相结合，可以改善中风一年多后患者的运动能力，并且其运动改善已基本趋于稳定。这告诉我们，这项研究值得在更大的患者样本中进行进一步调查。”该研究发表在《自然医学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377413.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377413.htm

新研发的大脑刺激装置植入物可通过呼吸动作自行供电 减少手术痛苦

新研发的大脑刺激装置植入物可通过呼吸动作自行供电减少手术痛苦深度脑刺激包括将微小的电线植入大脑的目标区域，以提供温和的电脉冲，干预纠正器官中的异常电活动。这项技术在1997年被批准用于治疗帕金森氏症震颤，但我们最近看到科学家将其用于治疗抑郁症和冲动行为，并取得了有希望的早期结果。每年约有15万名患者接受这些植入物，设备放置在胸部皮肤下，电线向上延伸至大脑。在目前的形式下，这些设备靠电池运行，每两三年就需要更换一次，而且每次更换都需要进行外科手术。我们已经看到起搏器技术的一些有趣的进展，旨在解决心律紊乱患者的这一相同问题。研究人员已经展示了实验性的起搏器，例如，可以由人体自身的肌肉，甚至是他们的心跳来驱动。康涅狄格大学的科学家们现在已将这种类型的思维应用于深层大脑刺激。他们的创造是基于三电效应，即某些材料在相互摩擦时会带电，例如气球和你的头发。该团队设计了一个深层大脑刺激装置，可以通过一个人的呼吸运动收集这种类型的能量。该植入物由多层三电材料组成，通过摩擦产生电能。这种电力为一个生物兼容的超级电容器充电，这反过来又为深层脑刺激器提供动力。研究作者EsraaElsanadidy说："我们使用新的纳米材料创造了我们的三电纳米发电机，当它们相互接触时产生大量的能量输出，足以运行深层大脑刺激器。"研究小组在一只模拟猪器官身上测试了他们的设备，该设备由一个猪肺组成，可以通过一个泵进行充气和放气，就像吸气和呼气时一样。这种运动引起了三电材料之间的摩擦并产生了电流，刺激器能够利用这些电流每秒产生60次电脉冲。这些脉冲随后被用于刺激小鼠的体外脑组织。团队成员IslamMosa说："这是第一个结合了所有部分的系统；高效的能量收集、能量储存和可控的大脑刺激器。我们证明了我们的自持式深层脑刺激器可以通过交替的刺激期和无刺激期来间歇性地刺激脑组织，这是一种治疗精神病的有效的深层脑刺激方法。"从这里开始，该团队计划在大型动物身上测试该系统。该研究发表在《细胞报告物理科学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332255.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332255.htm

脊柱植入物帮助帕金森病患者实现持续行走数英里

脊柱植入物帮助帕金森病患者实现持续行走数英里二十多年前，马克被诊断出患有帕金森症。帕金森症导致他行动不便，如失去平衡和步态僵硬，最终迫使他在三年前放弃了建筑师的工作。他无法爬楼梯，每天会摔倒五到六次。一个由神经科学家和神经外科医生组成的瑞士医疗团队设计了一种植入物，帮助恢复脊柱向腿部肌肉发出的信号。马克说，植入物让他能够更正常地行走，并重新获得独立。马克说："有些事情我可以重新做，有些更容易，有些更困难，但我可以重新做很多以前不能做的事情。例如，以前走进商店是非常困难的，甚至是不可能的，因为在那些环境中经常会出现步态冻结的情况。而现在，这种情况不会再发生了。"虽然马克的大脑仍在向他的双腿发送指令，但硬膜外植入装置增加了电信号，以改善最终效果。该装置与植入马克腹部皮下的一个自带电源的小型脉冲发生器相连。马克已经使用这种植入装置两年了，他说，当装置打开时，他会感到刺痛，但这并不影响他的工作。"我每天早上打开刺激装置，晚上关闭。这能让我更好地行走，并保持稳定。现在，我甚至不再害怕上楼梯了。每个星期天，我都会去湖边，步行大约6公里（4英里）。这太不可思议了，"他说。这种植入物仍需经过全面的临床试验，但该团队希望它能用于治疗帕金森病患者的行动问题。医疗小组成员之一GrégoireCourtine教授说："这只是一个参与者，我们不知道是否所有帕金森病患者都会对这种疗法产生反应。他补充说，要想超越概念验证阶段，至少还需要五年的开发和测试。"利用迈克尔-J-福克斯基金会（MichaelJFoxFoundation）提供的资金，该设备目前将在另外六名帕金森患者身上试用。该团队还在开发一种克服瘫痪的脑机接口，埃隆-马斯克的Neuralink公司也在努力实现这一目标。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1395739.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1395739.htm

AI思维解码器+人体植入物使瘫痪12年的人重新行走

AI思维解码器+人体植入物使瘫痪12年的人重新行走周三发表在《自然》杂志上的一项中，瑞士的研究人员结合了AI思维解码器和大脑-脊柱植入物，使因摩托车事故瘫痪了12年的Gert-JanOskam重新行走。他在植入一年多后继续保留了这些能力并显示出了神经恢复迹象，即使关闭植入物他也拄着拐杖走路。研究人员首先在Oskam的头骨和脊柱中植入了电极。然后让AI观察他的大脑——当他试图移动不同身体部位时哪些部分会亮——最终将某些电极活动与特定意图相匹配。再用另一种算法连接大脑植入物和脊柱植入物，脊柱植入物向不同身体部位发送电信号从而引发运动。该算法能够解释每个肌肉收缩和放松的方向和速度的细微变化。而且，由于大脑和脊柱之间的信号每300毫秒发送一次，Oskam可以根据哪些有效，哪些无效，迅速调整他的策略。——频道：@TestFlightCN

科学家找到了一种让瘫痪者重新行走的方法

科学家找到了一种让瘫痪者重新行走的方法研究人员早在9月就发表了他们的发现。然而，这一发现在最近几周再次登上头条。这是因为能够恢复瘫痪者的行走能力是一个游戏规则的改变。该研究围绕着一个被脊髓刺激激活和重塑的神经元展开。为了研究该神经元在恢复行走能力和治愈瘫痪方面的有效性，研究人员从小鼠开始研究。该研究展示了该小组到底需要刺激哪些神经来达到预期的效果。从那里，研究人员在九名患有慢性脊柱损伤的志愿者身上测试了他们的发现。所有志愿者都恢复了他们的行走能力。科学家们发现了恢复瘫痪者行走能力的方法图片来源。图源：NeuroRestore脊柱受伤导致腿部瘫痪的最大原因之一是大脑与脊柱中协调行走的神经细胞之间的信号中断了。该领域先前的研究表明，对脊柱的电刺激可以逆转腿部瘫痪并恢复行走能力。但科学家们并不确定它到底是如何工作的。不过现在，这项最新研究背后的神经科学家已经设法弄清楚究竟是哪种神经细胞负责恢复行走能力。从那里，使用手术植入的神经递质来刺激脊髓的那一部分。志愿者们接受了五个月的模拟和康复训练，每周最多五次。结果是什么？所有的志愿者都能够在助行器的帮助下迈出步伐。当然，在我们称之为完全治愈腿部瘫痪之前，仍有许多工作和研究要做。但这是朝着正确方向迈出的一步，至少科学家们正在寻找越来越多的方法来为那些可能已经失去行走能力的人恢复这种能力。在其他地方，科学家已经创造了一种大脑植入物，可以帮助瘫痪病人用iPhone手机打字，而且不需要像其他一些选项那样需要手术。了解更多：https://actu.epfl.ch/news/scientists-identify-neurons-that-restore-walking-a/...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332627.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332627.htm