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科技日?qǐng)?bào)記者?張夢(mèng)然
利用新的神經(jīng)機(jī)器人平臺(tái)和電極測(cè)量，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研究人員解碼了帕金森病是如何導(dǎo)致患者大腦失調(diào)，損害其行走等運(yùn)動(dòng)能力的。這一發(fā)現(xiàn)揭示了大腦中丘腦下核區(qū)域如何協(xié)調(diào)腿部肌肉的激活，并提出了可檢測(cè)患者“凍結(jié)”和其他行走障礙的算法。
神經(jīng)機(jī)器人平臺(tái)的示意圖，該平臺(tái)研究在舒適和良好控制的條件下腿部肌肉激活的編碼?；颊哌M(jìn)行膝關(guān)節(jié)伸展等運(yùn)動(dòng)，該裝置記錄肌肉激活和來(lái)自丘腦下核（STN）的信號(hào)。圖片來(lái)源：Y. THENAISIE等人/《科學(xué)·轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》
發(fā)表在《科學(xué)·轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》上的該項(xiàng)研究結(jié)果，揭示了丘腦下核動(dòng)力學(xué)編碼行走的關(guān)鍵原理，開辟了用這些信號(hào)操作神經(jīng)假體系統(tǒng)以改善帕金森病患者行走的可能性。
帕金森病患者經(jīng)常遇到運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，如震顫、行走困難和運(yùn)動(dòng)時(shí)“凍結(jié)”?？茖W(xué)家推測(cè)，針對(duì)大腦的特定區(qū)域，如深部腦刺激，可幫助治療這些運(yùn)動(dòng)癥狀。
以前的工作曾將丘腦下核與手臂運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，但這個(gè)大腦區(qū)域如何協(xié)調(diào)腿部運(yùn)動(dòng)和行走還不太清楚。
研究人員此次構(gòu)建了一個(gè)椅子狀的神經(jīng)機(jī)器人平臺(tái)，全面測(cè)量了18例帕金森病患者腿部肌肉的激活。團(tuán)隊(duì)將他們的設(shè)備與腦電極的測(cè)量相結(jié)合，以跟蹤丘腦下核的 活動(dòng)，使他們能夠解構(gòu)行走中最重要的組成部分。當(dāng)患者移動(dòng)腿部時(shí)，該平臺(tái)顯示丘腦下核控制其腿部肌肉活動(dòng)的啟動(dòng)和終止。
研究人員創(chuàng)造了幾種算法，將常規(guī)步態(tài)與步態(tài)受損區(qū)分開來(lái)，并且可在患者進(jìn)行短途行走測(cè)試時(shí)，成功識(shí)別出他們的“凍結(jié)”發(fā)作。