脊髄損傷により10年間足が麻痺していた男性が、画期的な新しいインプラントによる治療を受けて、なんと再び歩けるようになった。この装置は、脳と運動を司る脊髄神経との間のギャップを埋めるもので、患者の怪我によって中断されたコミュニケーションを回復させるものだ。さらに、この装置を使いながら行ったリハビリテーション治療が功を奏し、今では装置のスイッチを切っても松葉杖をついて歩くことができるようになったという。
インプラントにより脳に「デジタルブリッジ」を作る
この新しいBrain–Spine Interface（BSI）は、スイスのEPFL、CHUV、UNILの神経科学教授Grégoire Courtine氏をはじめとする学際的チームによって開発された。Courtine氏は今回の研究について声明の中で、「私たちは、思考を行動に変えるブレインコンピュータインターフェース（BCI）技術を使って、脳と脊髄の間の無線インターフェースを作成しました」と要約している。
この先駆的な研究に参加した患者、Gert-Jam Oskam氏は、10年前に自転車事故で脊髄を損傷し、足が麻痺した38歳の時に採用された。治療の目的は、損傷部位を迂回し、Oskam氏の脳と脊髄の間に「デジタルブリッジ」を作ることだった。
「私たちは、脚の動きを制御する脳の領域の上部にデバイスを埋め込みました。これらの装置は、私たちが歩こうと思ったときに脳から発生する電気信号を解読するものです。また、脊髄の脚の動きを制御する領域の上に、電極アレイに接続された神経刺激装置を配置しました」と、神経外科医Jocelyne Bloch氏は説明した。
BSIを埋め込むと、わずか数分という驚異的な速さで較正が完了した。Oskam氏が麻痺した筋肉をある程度コントロールできるようになるまで、そう時間はかからず、結果は改善され続けた。
(Credit: EPFL | Jimmy Ravier)
現在、BSIは1年以上安定した状態を保っており、Oskam氏は以前では不可能だった立ったり、歩いたり、階段を上ったり、複雑な地形を移動したりすることができるようになったという。
驚くべきことに、この装置を使いながらさらに神経リハビリテーションを行い、新しい神経結合が発達し始めたことが示唆されているのだ。BSIのスイッチを切った状態でも、松葉杖をついて歩くことができるようになった。
これまでのアプローチでは、麻痺後の動きを回復させるために電気刺激に頼っていた。実際、Oskam氏自身もBSIを埋め込む前に、脊髄への硬膜外刺激とリハビリプログラムを組み合わせた5ヶ月間の治験に参加したことがある。患者にはモーションセンサーを装着する必要があり、この技術では、移動する地形の変化に対応するのは容易ではない。
BSIは、人間を対象とした最初のテストであるため、まだ日が浅い。しかし、Courtine氏とBloch氏は、腕や手が麻痺するような他の脊髄損傷や、脳卒中などの他の原因による麻痺にも応用できると確信している。BSIの製品化に向けては、すでに資金が確保されており、いずれは世界中の患者さんが利用できるようになることが期待されている。
しかし、画期的な手術と懸命なリハビリを経て、Oskam氏にとって重要なのは、私たちが当たり前に感じている小さなことだ。バーで友人と酒を酌み交わすことができるようになったことについて、彼はこう語っている：「この単純な喜びは、私の人生における大きな変化を表しています」。
論文
参考文献
- CHUV: Brain Computer Interface (BCI) enables thought-controlled walking after spinal cord injury
- EPFL: Thought-controlled walking again after spinal cord injury
- via ScienceNews: A brain implant helped a man with paralysis walk more naturally
研究の要旨
脊髄損傷は、脳と歩行を生み出す脊髄の領域との間のコミュニケーションを中断させ、麻痺を引き起こす。我々は、脳と脊髄をつなぐデジタルブリッジによってこのコミュニケーションを回復させ、慢性四肢麻痺の患者が地域社会で自然に立ち、歩くことを可能にした。この脳脊髄インターフェース（BSI）は、皮質信号 と、歩行に関与する脊髄領域をターゲットとした硬膜外電気刺激のアナログ変調との間の直接的なリンクを確立する、完全に埋め込まれた記録および刺激システムで構成されている。信頼性の高いBSIは、数分以内に校正される。この信頼性は、自宅での自立使用時を含め、1年以上にわたって安定している。参加者は、BSIを使用することで、立つ、歩く、階段を上る、複雑な地形も踏破するなどの足の動きを自然にコントロールできるようになったと報告している。さらに、BSIによる神経リハビリテーションは、神経学的な回復を改善した。参加者は、BSIのスイッチを切っても、松葉杖で地上を歩く能力を取り戻したのだ。このデジタルブリッジは、麻痺後の動きの自然な制御を回復させる枠組みを確立している。
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