利用脑脊髓接口恢复运动性完全性脊髓损伤后的自主下肢运动

《Med》：Restoration of volitional lower-limb movement after motor-complete spinal cord injury with brain-spine interface

　　

背景与意义

脊髓损伤患者由于大脑信号无法越过受损的脊髓，从而丧失了对肢体的运动能力。脑脊接口可以读取这些信号，并利用它们刺激损伤以下的脊髓，恢复身体已经丧失的通路。迄今为止，这一技术仅在保留了部分自主运动能力的患者中得到验证。复旦大学的研究人员在三名无法站立或行走的参与者中进行了测试。所有三名参与者在手术次日即实现了大脑控制的下肢运动，并在2周内实现了在身体重量支持下行走。这些发现将脑脊接口的潜在应用扩展到了下肢运动功能残余极少甚至完全没有的患者群体。

要点

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术后第一天即实现了大脑控制的下肢运动

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脑脊接口植入后2周内实现了辅助行走

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在2-3周的训练过程中，观察到皮层、脊髓和肌肉水平的变化

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稀疏的皮层记录即可实现可靠的下肢信号解码

摘要

背景

脊髓损伤（SCI）中断了对下肢的随意运动控制。脑脊接口（BSI）通过解码皮层运动意图来触发硬膜外电刺激（EES），可以提供一条连接大脑与脊髓运动环路的人工通路。然而，既往报道的获益仅限于已保留相当程度运动功能的参与者，而对于运动功能极低或完全没有的参与者是否能获益、何时获益以及如何持续获益等问题仍未得到解决。

方法

本研究纳入三名运动完全性脊髓损伤个体（注册号ChiCTR2500095359）。所有参与者在佩戴支具、使用助行器或借助物理辅助的情况下均无法站立或行走。每位参与者在双下肢运动皮层各植入一枚深度电极，并植入跨越L1-S2神经根区域的硬膜外电极片。参与者接受了2-3周的闭环脑脊接口训练。

结果

该接口在全部三名参与者术后第一天恢复了大脑控制的自主下肢运动，并在2周内实现了在身体重量支持下的辅助行走。在训练期间，所有参与者均在皮层、脊髓和肌肉水平发展出了协调的重塑效应，大腿肌肉体积平均增加4.9%。

结论

这些发现扩大了已知脑脊接口起效的适应条件。对于没有自主下肢运动基础可依托的参与者，该接口能快速起效，植入需求低，且在全部三名参与者中表现一致。

资助

本工作由中国国家重点研发计划（颠覆性技术创新；项目编号2025YFF1501400）及上海市科技重大专项（项目编号25DP3200100）资助。

图形摘要