日本自然科学研究机构生理研究所最近在一份声明中称,该研究所副教授西村行雄(Yukio Nishimura)领导的研究小组利用计算机读取从大脑传输到上肢肌肉的信号,然后利用这些信号对腰椎脊髓进行磁刺激,从而绕过受损的脊髓,将大脑与腰椎脊髓的行走中枢连接起来,并成功实现对下肢行走运动的自由控制。

腿的运动节奏和左右肢体的交替运动模式需要腿的多个肌肉的复杂协调以及左右腿之间的协作。这种复杂的肌肉活动由位于腰部脊髓的下肢步行中心控制。当人类行走时,大脑会向下肢行走中心发出指令来控制行走模式。

研究人员注意到,脊髓损伤导致的截瘫主要是由于大脑和下肢步行中心之间的神经连接被切断造成的。大脑和下肢步行中心都没有失去功能,但受伤的神经目前无法修复。

研究人员将健康人作为研究对象,在他们的手臂上安装电极,通过肌电图仪读取从大脑传输到上肢肌肉的信号,并通过计算机处理这些信号,将其转换成刺激脉冲,然后传输到放置在腰部皮肤表面的磁线圈,以刺激下肢的行走中枢。结果,受试者的下肢处于放松状态,这成功地诱导了下肢行走运动。当受试者摆动上肢时,下肢也通过这种“神经旁路”随着手臂的摆动而运动。

西村幸雄说:“这项技术表明,脊髓损伤的病人可以不用手术就可以使用他们剩余的功能重新自由行走。然而,当前的主题是如何避免腿部的障碍,以及如何保持站立姿势。

香墨女子大学、福岛县医科大学和千叶大学的研究人员也参与了这项研究。关于这一成就的论文已经发表在美国神经科学杂志的新在线版上。