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布朗大學的一個科學家團隊在2004年證明,將感測器插入人腦的運動皮層可以將癱瘓患者的想法轉化為行動,現在他們已獲得美國食品和藥物管理局(FDA)和馬薩諸塞州總醫院(MGH)機構審查委員會的批准,可以擴大其技術開發工作,以重新連線大腦和失去生命的肢體。
布朗大學的腦門神經介面系統——在2000年構思,並獲得了美國國防部425萬美元的資助——包括一個阿司匹林藥片大小的腦感測器,其中包含100個電極,每個電極都比人類頭髮還細,連線到運動皮層表面(大腦中控制自主運動的部分),記錄來自附近神經元的電訊號,並透過金線將訊號傳輸到一組計算機、處理器和顯示器。(ScientificAmerican.com在2006年撰寫了一篇文章,介紹了BrainGate在第一階段試驗中一位患者的體驗。)
研究人員設計BrainGate是為了幫助那些患有脊髓損傷、肌肉萎縮症、腦幹中風、肌萎縮側索硬化症(ALS,或盧伽雷氏症)和其他運動神經元疾病的患者。在五年前的初步測試中,癱瘓患者展示了他們僅透過思考就能夠使用從運動皮層傳送的大腦訊號來控制外部裝置,例如計算機螢幕游標和機械臂的能力。“訊號可能已經與(參與者的)肢體斷開連線,但它們仍然存在,”Leigh Hochberg說,他是布朗大學工程學副教授、MGH的血管和重症監護神經學家,也是幫助領導這項研究的人員。
由於直接將裝置插入大腦的風險很高,FDA在2004年授予BrainGate系統一個研究用器械豁免,以便研究人員可以開始在患者身上測試該裝置並收集有關其安全性和有效性的資料。由於早期測試的成功,研究人員上週啟動了一項試點臨床試驗,名為BrainGate2。儘管該技術與原始測試中使用的技術相似,但研究人員這次希望招募多達15名患者,並收集更多資訊,這將有助於他們更好地理解大腦訊號以及“我們解碼它們的方法”,Hochberg說。自從五年前啟動最初的四人臨床試驗以來,“我們對我們需要學習的東西有了更好的認識。”
布朗大學神經科學教授、布朗腦科學研究所主任John Donoghue說,成功的BrainGate2試驗可能會開啟許多新的可能性,包括使用第二個感測器來刺激運動皮層的兩側。到目前為止,研究人員已將感測器植入控制患者優勢側的大腦一側——右撇子的左側皮層,左撇子的右側皮層。
BrainGate2是幫助癱瘓患者重新控制身體的更大使命的一部分。“我們希望將大腦重新連線到肌肉,並最終連線到整個肢體,”Donoghue說。“我們正在嘗試重建神經系統中已與大腦斷開連線的部分。”
Hochberg預計第二階段將持續數年,“具體取決於我們學習的內容以及學習速度。”該研究專案在過去三年中已從包括美國國立衛生研究院(NIH)和美國退伍軍人事務部在內的多個組織獲得了約800萬美元的資助。