得益于 EPFL 研究人员创建的脊柱刺激和脑机接口系统，Gert-Jan Oskam 现在可以在一天内步行超过 200 米，并且可以在不使用助行器的情况下站立 3 分钟。
2011 年，Gert-Jan Oskam 失去了行走能力。十二年后，瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL) 的神经科学家帮助他重新站起来。
Oskam 在一次自行车事故中遭受了创伤性颈椎损伤，在生命科学工程学教授Grégoire Courtine领导的EPFL NeuroRestore 研究中心的科学家的帮助下，他恢复了对双腿的控制。Courtine 和他的合作者研究和开发用于身体辅助和康复的神经技术，他们为 Oskam 植入了一种装置，可以部分替代他受损脊柱失去的功能。
在5 月 24 日发表在Nature Neuroscience上的最近一篇论文中，Courtine 和他的团队介绍了 Oskam 康复的细节。像 Oskam 经历的那些伤害是人的脊柱组织受损的结果，切断了从大脑到身体其他部位的神经通讯。如果神经系统和肌肉系统之间没有这种联系，一个人将无法按照他们想要的方式移动。在 Oskam 的案例中，他的颈椎受伤实际上使他的大脑与腿部脱节，这使他无法行走。
Courtine 的研究以脑脊柱接口 (brain-spine interface, BSI) 的形式提出了这个问题的解决方案。BSI 分两步进行。首先，脑机接口通过放置在 Oskam 大脑表面的电极测量神经活动。与腿部控制相关的大脑活动，由经过训练以识别它的机器学习模型解码，然后用于控制植入 Oskam 脊柱的一组单独的电极。这种脊髓刺激器激活驱动自然步行运动的神经元组。换句话说，BSI 弥合了 Oskam 神经系统因受伤而造成的沟通障碍，使他恢复了行走的能力。有了新系统，他现在一天可以走 200 多米，并且可以在不借助助行器的情况下站立 3 分钟。
EPFL 团队在负责控制腿部运动的大脑区域上方植入了设备，当患者考虑走路时，这些设备会解码大脑产生的电信号。洛桑联邦理工学院
Oskam 是同一小组之前研究的参与者，该研究开发了当前 BSI 中使用的脊柱刺激技术。以前的设备能够重现 Oskam 腿部的自然行走动作，协调他臀部、大腿、小腿和脚部许多肌肉群的收缩。虽然这个动作对 Oskam 来说确实感觉有些自然，但原始设备的控制系统却并非如此:为了启动踏步运动，系统会观察 Oskam 仍然能够围绕他的右臀部进行的微小收缩，然后相应地移动他的腿。
加入脑机接口来完成 BSI 系统，使得步行控制更加直观。在一次新闻发布会上，Oskam 评论了旧系统中的改进，“刺激控制着我。现在我正在控制刺激。”
BSI 提供的另一个好处是在一定程度上修复了 Oskam 脊柱中受损的组织。在学习了数周和数月的刺激系统后，Oskam 和研究人员发现，他正在重新获得在没有设备帮助的情况下移动双腿的能力。当 Oskam 学会使用他们最初的髋关节驱动刺激器系统时，他们首先看到了这种恢复，但随着脑驱动控制的增加，脊柱的愈合效果大大提高。
根据研究小组的说法，这种恢复是由重新建立神经元协调行为的设备驱动的，这些神经元传输到脊柱的受损部分并从中读取。当位于近端的神经元在相似的时间可靠地激活时，我们的神经系统倾向于将它们连接起来。在 Oskam 的案例中，BSI 系统刺激了损伤下方脊柱中的神经元，但受损组织上方的神经元仍在放电，因为它们仍然连接到他大脑中启动和控制腿部运动的部分。“我们不知道详细的机制，但整个想法是感觉运动回路是闭合的，”Courtine 说。“他正试图用同时受到刺激的自然通路激活一个区域。
研究人员将这一结果视为一个有前途的概念证明，并希望扩大他们的研究以帮助更多脊柱损伤患者，并与设备公司Onward Medical合作，将他们的 BSI 系统小型化以用于临床应用。Courtine 和他的团队还在探索他们的 BSI 系统的其他用途，包括可能为四肢瘫痪的脊髓损伤患者恢复失去的手臂运动。“没有理由不能将相同的原则应用于手臂和手部功能的恢复，”Courtine 说。“我们已经获得批准，可以测试这种用于人类手臂和手部功能恢复的数字桥梁，并且正在招募患者。”
