脊柱的腰部区域也含有激活腿部肌肉神经元进行行走的复杂网络。带有相关信息的大脑神经束会将腿部肌肉预期激活的信号传递给脊柱。

　　对于未受损的神经系统，有关行走的信号会从大脑的一小部分区域（约一枚硬币大小）传来，这部分脑区也被称为运动皮质。从运动皮质发出的信号会经由脊柱向下传递到位于腰部的神经网络，而后再激活腿部肌肉，产生行走的运动。

　　脊柱（部分）受损会导致这些信号无法到达激活腿部肌肉的神经元，从而形成瘫痪。不过，运动皮质仍然能够产生有关行走的脉冲活动，而且激活瘫痪腿部肌肉的神经网络也仍然完好无损，可以产生腿部运动。

　　换句话说，atv，只要将“信号传输通路”重新连接起来，让因为脊柱受损而无法活动的腿部重新行走是完全有可能的。

　　激活脑脊柱接口，瘫痪猴子能立即行走，人体试验正在探索中

　　研究人员设计开发的这个脑脊柱接口就实现了上述功能，并且是实时且无线的。神经假体系统解码从大脑运动皮质发出的脉冲信号，并将其传输至一个位于腰部脊柱（在受损部分以下）表面的电极系统。只需几伏特的电刺激，该系统将神经信号传输至脊柱的精确位置，并模拟神经元网络特定活动，从而激活腿部的特定肌肉。

　　“为了安装这一脑脊柱接口，我们开发了一个可植入的无线系统，能够实时地传输信号，从而让这只灵长类能够在不受电子元件束缚的情况下自由活动。”Courtine 在 EPFL 发布的新闻稿中表示。

　　“我们通过一种数学算法弄清楚了如何理解有关弯曲和伸展的大脑信号，然后将解码后的信号与脊柱上产生行走运动相关的特定位置（specific hotspots）连接起来。”

　　实验表明，对于部分受损的脊柱，该脑脊柱接口能够立即见效。研究人员还表示，在药剂辅助下，该接口应该能够用于受损更加严重的脊柱。实际上，灵长类在脊柱部分受损的情况下，一般三个月以后就能自动回复全部的行走能力。

　　“灵长类能够在这一脑脊柱接口被激活后立即行走，不需要任何物理治疗或训练，”观看了整个实验过程的波尔多大学神经科学家 Erwan Bezard 表示。

　　“证实这种方法在非人类灵长类动物中的有效性，为开发和测试脑脊柱界面用于治疗截瘫人群打开了前景。” Milekovic告诉新智元：“我们的研究中使用的所有设备都已经获得批准用于临床使用，或正处于获得批准的流程当中，因此有望用于人体试验。”

　　“截瘫患者使用脑脊柱接口再次行走的未来让我们非常兴奋。” 他说。

　　来源：Capogrosso et al./Nature

　　“解码大脑和刺激脊柱之间的关联——让神经信号成功传输得以实现——是全新的，”洛桑大学医院（CHUV）神经外科医生、功能神经外科部门负责人 Jocelyn Bloch 在接受 Nature 记者采访时表示，她补充说：“有生以来第一次，我能想象一个完全瘫痪的患者通过这一脑脊柱接口能够活动腿部。”

　　目前，Bloch 与 EPFL 合作，正在领导一项临床可行性研究，评估这一脊柱刺激技术在不涉及大脑植入的情况下的治疗潜力，改善因脊柱部分受损导致下肢无法自由活动的患者的行走能力。

　　脑脊柱接口具体构成

　　研究中提及的神经假体界面，由瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）研究人员设计，与美国医疗科技公司美敦力（Medtronic）、布朗大学以及 Fraunhofer ICT-IMM 研究人员共同开发，并与波尔多大学、Motac Neuroscience 和洛桑大学医院（CHUV）合作测试完成。

　　研究人员在接受新智元采访时表示，这一名为“脑脊柱接口”的神经假体界面由一个大脑植入物、一台脑电波记录仪（brain-recording device）、一台计算机、一个可植入脉冲生成器和一个脊柱植入物组成。

　　其中，大脑植入物是一个由近百个电极构成的微阵列，以前曾用于人类脑机接口相关研究，经外科手术植入到实验中非人类灵长类的运动皮层。