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布朗大学的一个科学家团队在2004年证明,将传感器插入人脑的运动皮层可以将瘫痪患者的想法转化为行动,现在他们已获得美国食品和药物管理局(FDA)和马萨诸塞州总医院(MGH)机构审查委员会的批准,可以扩大其技术开发工作,以重新连接大脑和失去生命的肢体。
布朗大学的脑门神经接口系统——在2000年构思,并获得了美国国防部425万美元的资助——包括一个阿司匹林药片大小的脑传感器,其中包含100个电极,每个电极都比人类头发还细,连接到运动皮层表面(大脑中控制自主运动的部分),记录来自附近神经元的电信号,并通过金线将信号传输到一组计算机、处理器和显示器。(ScientificAmerican.com在2006年撰写了一篇文章,介绍了BrainGate在第一阶段试验中一位患者的体验。)
研究人员设计BrainGate是为了帮助那些患有脊髓损伤、肌肉萎缩症、脑干中风、肌萎缩侧索硬化症(ALS,或卢伽雷氏症)和其他运动神经元疾病的患者。在五年前的初步测试中,瘫痪患者展示了他们仅通过思考就能够使用从运动皮层发送的大脑信号来控制外部设备,例如计算机屏幕光标和机械臂的能力。“信号可能已经与(参与者的)肢体断开连接,但它们仍然存在,”Leigh Hochberg说,他是布朗大学工程学副教授、MGH的血管和重症监护神经学家,也是帮助领导这项研究的人员。
由于直接将设备插入大脑的风险很高,FDA在2004年授予BrainGate系统一个研究用器械豁免,以便研究人员可以开始在患者身上测试该装置并收集有关其安全性和有效性的数据。由于早期测试的成功,研究人员上周启动了一项试点临床试验,名为BrainGate2。尽管该技术与原始测试中使用的技术相似,但研究人员这次希望招募多达15名患者,并收集更多信息,这将有助于他们更好地理解大脑信号以及“我们解码它们的方法”,Hochberg说。自从五年前启动最初的四人临床试验以来,“我们对我们需要学习的东西有了更好的认识。”
布朗大学神经科学教授、布朗脑科学研究所主任John Donoghue说,成功的BrainGate2试验可能会开启许多新的可能性,包括使用第二个传感器来刺激运动皮层的两侧。到目前为止,研究人员已将传感器植入控制患者优势侧的大脑一侧——右撇子的左侧皮层,左撇子的右侧皮层。
BrainGate2是帮助瘫痪患者重新控制身体的更大使命的一部分。“我们希望将大脑重新连接到肌肉,并最终连接到整个肢体,”Donoghue说。“我们正在尝试重建神经系统中已与大脑断开连接的部分。”
Hochberg预计第二阶段将持续数年,“具体取决于我们学习的内容以及学习速度。”该研究项目在过去三年中已从包括美国国立卫生研究院(NIH)和美国退伍军人事务部在内的多个组织获得了约800万美元的资助。