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新型深脑刺激系统改善帕金森患者步态,且能明显减少跌倒次数
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美国加州大学旧金山分校开发出一种新型深脑刺激系统,能够“读懂”帕金森患者行走时的每一步并实时调整刺激强度,帮助改善步态、减少跌倒。这项发表于最新《自然·医学》期刊的研究首次证明,植入式脑刺激器可以检测与每个步伐相关的神经信号,并在几分之一秒内自动作出调整。该成果通过改善帕金森患者最难治疗的行走障碍,开启了个性化神经调控新篇章。

 

全球有超过一千万人患有帕金森病,行走困难则是帕金森病患者最常见也最难治疗的症状之一。虽然传统的深脑刺激能够显著改善震颤、僵硬和行动迟缓,但许多患者仍然面临步态障碍、步态僵硬和频繁跌倒等问题,导致残疾或丧失独立生活能力。

人的步态本身具有高度动态性,每一步都需要大脑、脊髓和肌肉之间的快速协调,而传统刺激设备无论患者在做什么,都会提供固定不变的刺激模式。为解决这一问题,团队开发了一套个性化的自适应深脑刺激系统。该系统能够识别与左右腿运动相关的脑部信号,并将这些信号直接嵌入植入的神经刺激器中,使设备能够在步行的每个阶段自动调整刺激,整个过程无需外部计算机介入。

研究招募了5名已经接受过深脑刺激手术的帕金森病患者。除了常规治疗电极外,参与者还在大脑运动相关区域额外植入了研究用电极。这些设备共同帮助团队识别出每位患者行走时的个性化神经信号,并据此对刺激器进行编程。

在实验室测试中,自适应系统改善了患者的步态对称性,减少了行走模式的变异性,这两项指标都是步态更加稳定和高效的表现。随后,参与者在一项为期多天的盲法交叉研究中完成了日常生活中的测试。结果显示,在系统激活期间,参与者的跌倒次数明显减少,同时对帕金森症状的整体控制得以维持。研究过程中未发生严重不良事件,患者对快速刺激调整的耐受性良好。

这项研究证明了大脑刺激可以实时适应人的行为,为开发能够动态响应运动、言语、情绪、认知及其他大脑功能的疗法开辟了可能性。尽管仍需更大规模的研究加以验证,但目前的发现已为深脑刺激疗法提供了全新方向。

总编辑圈点

传统脑刺激器按照同样频率同样强度放电,虽能解决很多问题,但难以改善步态。走路,这种司空见惯的行为,其实需要大脑精密协调左右腿交替的节奏。人形机器人马拉松的难点之一,就是进行步态调整。此次,科研团队给脑刺激设备升级为个性化版,让电刺激跟随患者步伐“一张一弛”。在这一系统的帮助下,帕金森病患者可以重新迈开腿,不用再为摔倒而提心吊胆。未来,植入设备还可以追踪其它脑部活动信号,调节人的情绪、状态和认知。

 

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