美國研究人員在動物實驗中發(fā)現(xiàn)，向神經(jīng)束內植入包含多個電極的電極陣，用以接收精細控制的外部電脈沖，可以刺激末梢神經(jīng)從而控制肢體活動且不易產(chǎn)生疲勞。這種方法未來有望幫助癱瘓者恢復一定程度的活動能力。

脊髓與大腦構成人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，脊髓損傷通常會導致患者癱瘓。在脊髓受損的情況下，雖然大腦以及處于神經(jīng)系統(tǒng)末端的運動神經(jīng)末梢和感覺神經(jīng)末梢仍能工作，但生物電信號無法在大腦和神經(jīng)末梢之間傳導。

目前臨床上采用功能性神經(jīng)肌肉刺激方案，即一般采用單一電極、用高頻脈沖刺激神經(jīng)或肌肉的方法來幫助癱瘓者激活運動能力，但這種方法有肌肉很快疲勞等局限性。導致大多數(shù)局限性的原因是植入肌肉并起刺激作用的電極在肌肉選擇性方面功能較差、評估肌肉力量輸出的能力較弱，以至于現(xiàn)存的基于功能性神經(jīng)肌肉刺激的系統(tǒng)無法很好地實現(xiàn)順暢的、精細的操作。

美國俄勒岡州立大學和猶他大學的研究人員希望解決上述生物電信號的傳輸問題。他們以麻醉后的貓為實驗對象，使用經(jīng)過優(yōu)化的“比例-積分-速率”（PIV）控制器調節(jié)向貓的末端神經(jīng)發(fā)射精細控制的電脈沖，成功刺激了貓踝部肌肉的活動。

這項研究的一個重點是如何精細控制刺激末端神經(jīng)的電脈沖。研究人員在貓的坐骨神經(jīng)內植入一個由100個電極組成的微型電極陣，其基部只有16平方毫米。這種由猶他大學研發(fā)的電極陣可選擇性地激發(fā)一塊目標肌肉內好幾個運動單元的活動，并能在正確的時間激活正確的神經(jīng)纖維，因此使貓的踝關節(jié)跖屈肌運動變得順暢且抗疲勞。

研究團隊負責人、俄勒岡州立大學電氣工程和計算機科學教授V·約翰·馬修斯說，這一研究結果給癱瘓者帶來新的希望。也許有朝一日患者能使用一個手機大小的可穿戴控制器，向植入其末端神經(jīng)系統(tǒng)的電極陣發(fā)射脈沖，可以至少激活某種程度的活動，比如癱瘓在床的患者可以利用這種技術起床、借助拐杖走幾步。馬修斯希望5至10年內這種技術能初步用于治療癱瘓。

相關論文近日發(fā)表在瑞士《神經(jīng)科學前沿》雜志上。