精細控制電脈衝刺激有望助癱瘓者恢復運動能力

新華社舊金山１１月２７日電（記者馬丹）美國研究人員在動物實驗中發現，向神經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衝，可以刺激末梢神經從而控制肢體活動且不易產生疲勞。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系統，脊髓損傷通常會導致患者癱瘓。在脊髓受損的情況下，雖然大腦以及處於神經系統末端的運動神經末梢和感覺神經末梢仍能工作，但生物電信號無法在大腦和神經末梢之間傳導。

目前臨床上採用功能性神經肌肉刺激方案，即一般採用單一電極、用高頻脈衝刺激神經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。導致大多數局限性的原因是植入肌肉並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，以至於現存的基於功能性神經肌肉刺激的系統無法很好地實現順暢的、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。他們以麻醉後的貓為實驗對象，使用經過優化的「比例－積分－速率」（ＰＩＶ）控制器調節向貓的末端神經發射精細控制的電脈衝，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的電脈衝。研究人員在貓的坐骨神經內植入一個由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的電極陣可選擇性地激發一塊目標肌肉內好幾個運動單元的活動，並能在正確的時間激活正確的神經纖維，因此使貓的踝關節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，向植入其末端神經系統的電極陣發射脈衝，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、藉助拐杖走幾步。馬修斯希望５至１０年內這種技術能初步用於治療癱瘓。

相關論文近日發表在瑞士《神經科學前沿》雜誌上。

責編：海聞

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