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一種橡膠狀的矽膠帶,鑲嵌著裂解的金顆粒以傳遞神經訊號,已被拼接植入癱瘓大鼠斷裂的脊髓中,恢復了它們的運動能力。該植入物可能是幫助癱瘓人群以同樣方式邁出的第一步。
導致癱瘓的損傷就像電話電纜中的斷裂。從大腦發出的訊號本應沿著脊髓中的神經傳遞到肌肉,但神經中的斷裂會中斷它們。用新的導線修補斷裂處,跨越電話線中的斷裂,應該可以恢復通訊。
但一個不幸的悖論是,對於無法移動的人來說,他們的脊柱仍然可以移動。神經會伸展和彎曲。植入在神經旁邊的剛性導線會摩擦神經,造成疤痕甚至更多損傷。脊柱的運動也會損壞剛性電極。這種剛性阻礙了整個脊柱修補的想法。“其他團隊開發了脊柱植入物,但它們在幾周後就失效了,”洛桑瑞士聯邦理工學院的神經科學家格雷瓜爾·庫爾蒂納說。成功的神經刺激植入物,如心臟起搏器,並不直接與神經接觸。
現在,庫爾蒂納和他的同事們開發了一種由可拉伸矽膠製成的植入物,可以直接放置在神經組織上,在保護它的膜(稱為硬腦膜)下方。在1月9日出版的《科學》雜誌上,研究人員報告說,他們的新型“e-dura”不僅可以沿著神經發送訊號,還具有可以向神經細胞輸送藥物的液體通道,刺激它們癒合。“這項工作代表了生物相容性裝置開發的一個重大進步,”加州大學洛杉磯分校神經肌肉研究實驗室主任雷吉·埃傑頓說:在他自己的工作中,埃傑頓將電極放置在硬腦膜外,並證明它們可以幫助癱瘓患者恢復有限的運動能力。但該療法受到裝置外部位置的限制。他認為,最終,庫爾蒂納開發的技術可以用於“以允許即時微調神經網路功能狀態的方式控制刺激裝置,從而使個人更容易自動執行動作。”
這個瑞士團隊開發了一種模仿硬腦膜柔軟度的矽膠帶。他們在其中嵌入了金絲,以將神經訊號從一端傳導到另一端。由於金太硬,他們用微裂紋將其斷裂,使其能夠與矽膠一起彎曲。然後,科學家們將e-dura的效能與用更硬的導線製成的植入物的效能進行了比較。不同的植入物被放置在具有類似脊髓損傷的不同組大鼠中。六週後,使用較硬植入物的大鼠在行走和保持平衡方面遇到了更多困難。
為了測試e-dura的治療效果,科學家們將其植入另一組癱瘓大鼠體內,並使用該植入物用電訊號以及改善神經衝動傳遞的化學物質刺激動物。在六週內,這些大鼠顯示它們可以行走。並且由於e-dura將化學物質直接輸送到神經組織,科學家們可以使用比嘗試注射形式時少得多的化學物質,從而減少副作用。事實上,庫爾蒂納說,任何副作用都消失了。
埃傑頓說,這令人印象深刻,儘管他提醒說,“剩餘的挑戰將是確定此類裝置在現實生活中的耐用性。” 當然,還要確定這些植入物在真人身上也有效。