2020年7月的一天,纽约马萨匹夸,42岁的基思·托马斯一跃扎进泳池,随后便失去了意识。当他再次醒来,一架直升机停在自家草坪上——这次跳水让他颈椎骨折,胸部以下完全瘫痪。“第二天我甚至动弹不得。”他事后回忆。
事故后六年,托马斯却能用吸管从杯子里喝水、自己拿起餐具进食了。转变源于2021年他加入的一项临床试验。那时他的手臂无法抬离轮椅,但经过脑部电极植入手术和数月的训练,四肢竟重新听使唤了。范斯坦医学研究所的团队为托马斯装备了一套脑机接口,这套系统不仅能从他的大脑读取运动意图、驱动手臂和手移动,还能反向发送信号,让大脑重新体验到触摸。
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这项被研究人员称为“双重神经旁路”的技术,在托马斯脑中植入了电极来探测他想要移动手臂的想法,随后信号被转接到手臂和手部肌肉,带动肢体完成动作。与此同时,安放在他手掌、手指和拇指上的压力传感器,一旦接触到物体,便会把触感传回大脑。这样一来,大脑发出移动指令、身体完成动作、再获得触觉反馈,整个回路便圆满了。在测试中,托马斯甚至能摆弄鸡蛋壳这样脆弱的物品。
更令人惊喜的是,设备关机后,部分手部功能和触觉依然保留了下来,这意味着他的神经系统发生了某种程度的重塑。研究负责人查德·布顿教授说:“对我来说这是一个不可思议的时刻。多年来,我们一直想真正攻克运动与触觉的恢复,并将二者结合起来,而且希望产生持久的改变。”
托马斯从2021年10月开始参与为期三年的试验。经过35周的系统训练,他的右臂力量提升了86%,左侧增长了62%。原本连脸都碰不到的手,已经能独立挠鼻子、擦脸了。训练中他逐渐感觉到妹妹的手和宠物狗的皮毛,这些实实在在的触感,让他与世界的连接又回来了。
为了进一步改善触觉,研究人员开发了一种“皮质镜像”技术。他们先记录下托马斯在想象被触摸时的大脑活动,再用完全相同的模式刺激他大脑的感觉区域,并同步刺激他的皮肤和脊髓。这种精密的协同刺激,旨在让大脑重新学会感知外部触压。这项工作的具体结果,发表在了《自然医学》杂志上。
布顿教授展望:“我相信进展会持续下去,这项技术终将惠及全球数以百万计真正需要它的人。”从一个跳水事故到重新端起水杯,托马斯的故事正为更多瘫痪者点亮一条神经再生之路。
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