Research press release

【神経科学】脚が麻痺したサルが歩けるようになるデバイス

Nature

Neuroscience: Paralysed monkeys walk this way

脊髄損傷によってサルの脚が麻痺し、それから最短6日後に新しいデバイスによって脚の自発運動が回復したことを報告する論文が、今週掲載される。このデバイスは、体内埋込型ワイヤレス脳・脊髄インターフェースで、人体を使った研究での使用が承認された部品が使われているため、対麻痺患者に用いる場合の有効性を検証する臨床試験に向けた一歩前進といえる。

これまでの研究では、運動の計画と実行に関与する脳領域から解読された信号を使って、ロボットの手、義手や患者自身の麻痺した手の動きを制御できることが明らかになっている。これに対して、歩行に関係する複雑な脚の筋肉の活性化パターンと協調を回復させるためにこの方法を使えるかどうかを調べる研究は行われていなかった。

今回、Gregoire Courtineの研究チームは、脚の動きを制御する運動野の一部からの信号を解読して、脚部の筋肉の屈曲と伸展を調節する下部脊髄の「ホットスポット」に移植された電極を刺激する脳・脊髄インターフェースを開発した。Courtineたちは、脊髄の部分損傷によって片方の脚が麻痺したアカゲザル2匹を使って、このインターフェースを検証した。そのうちの1匹のアカゲザルは、損傷後第1週に訓練なしにトレッドミルと地面の上で麻痺した脚をある程度使えるようになった。もう1匹は、同じ段階までの回復に2週間を要した。

同時掲載のAndrew Jackson のNews & Views記事には、他の神経インターフェースのサルからヒトへの橋渡しが近年になって急速に進んだため、「脳と脊髄のインターフェースの臨床的実証が2010年代の終わりまでに成功する可能性があるという推測が不合理なことでなくなっている」という見解が示されている。

A new device that restores movement of a paralysed leg in monkeys as early as six days after spinal cord injury is reported in a paper published in Nature this week. The implantable, wireless brain-spine interface uses components that have been approved for research in humans, and is a step towards clinical trials to test the efficacy of this approach in people with paraplegia.

Previous studies have shown that it is possible to use signals decoded from brain areas involved in planning and executing movement to control movement of a robotic or prosthetic hand and, in one case, the patient’s own paralysed hand. However, whether this approach can be used to restore the complex leg muscle activation patterns and coordination involved in walking has not previously been investigated.

Gregoire Courtine and colleagues developed a brain-spine interface that decodes signals from the part of the motor cortex that orchestrates leg movements to stimulate electrodes implanted in ‘hotspots’ in the lower spinal cord that modulate the flexion and extension of the leg muscles. The authors tested the interface in two rhesus monkeys each having one leg paralysed by a partial spinal cord lesion. One of the monkeys regained some use of its paralysed leg within the first week after injury, without training, both on a treadmill and on the ground; the other monkey took two weeks to recover to the same point.

In an accompanying News & Views article, Andrew Jackson suggests that, given the rapid translation of other neural interfaces from monkeys to humans in recent years, “it is not unreasonable to speculate that we could see the first clinical demonstrations of interfaces between the brain and spinal cord by the end of the decade.”

doi: 10.1038/nature20118

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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