华盛顿大学圣路易斯麦凯尔维工程学院的生物医学工程助理教授伊萨梅尔·塞亚内兹及其团队开发了一种解码器，旨在恢复脊髓损伤后大脑与受损下方神经电路之间的通信。通过实验，研究人员利用这种解码器成功地在17名没有脊髓损伤的志愿者身上，通过外部电刺激（经皮脊髓电刺激）引发了下肢的运动。 脊髓损伤会导致大脑与受伤下方的脊髓神经断开连接，从而引发瘫痪。尽管大脑和受损下方的脊髓仍然正常工作，但两者之间的沟通被阻断。塞亚内兹的研究团队试图重新建立这种联系，以此帮助患者康复，甚至恢复部分运动功能。研究人员使用一种装有非侵入式电极的特制帽子来测量脑电波活动。戴上帽子后，坐在椅子上的志愿者先进行了实际的膝关节伸展运动，然后仅意念性地想象进行同样的运动，但保持身体不动。这样，研究人员能够记录并对比两种情况下的脑电波数据。 这些数据随后被输入解码算法中，让算法学习识别实际运动和意念运动的脑电波模式。研究表明，无论是在实际运动还是在仅意念运动时，大脑使用了相似的神经策略。塞亚内兹表示：“当我们向解码器提供这些数据后，解码器能够根据脑电波活动预测何时有人正在或即将移动他们的腿，即使腿并没有真正动起来。”此外，为了排除实际运动中的噪声干扰，研究人员还设置了严格的控制条件，确保志愿者只是在想象运动而不是真正移动。 这项概念验证研究是迈向开发非侵入式脑脊接口的重要一步。该接口将能够在康复过程中为脊髓损伤患者提供实时预测，并通过经皮脊髓电刺激加强单个关节的自主运动。研究人员设想，未来他们可以进一步测试一个通用解码器，该解码器训练使用所有参与者的数据，看看其表现是否与个性化解码器一样好，从而简化临床应用的复杂性。 业内专家认为，这项研究具有重要的意义，因为它为非侵入式脊髓康复技术的发展提供了新的方向。利用脑电波来预测运动意图，有可能显著提高康复治疗的效果。同时，研究人员所在的华盛顿大学聖路易斯分校是一所世界知名的高等学府，在生物医学工程领域拥有强大的研究实力和前沿的技术资源。