手足と脳の間で信号を伝達する神経線が遮断されると、通常、永続的な対麻痺が生じます。切断された脊髄は自然には再生しないため、自然に治癒する可能性はありません。しかし、科学者たちは現在、この問題を回避するためのいくつかのアプローチを研究しています。 1 つの可能性は、腕または脚からの神経の一部を脊髄の切断された神経線維に当てることです。このような神経移植により、首から下が麻痺した人が少なくとも片方の腕と手を再び動かすことができるようになりました。もう 1 つのアプローチは、この中断された接続を電子機器の助けを借りて橋渡しすることです。これも、初期の有望な成功を示しています。しかし、最近最も注目を集めているのは、電気刺激、またはニューロフィードバックとロボット歩行補助具の組み合わせを通じて、麻痺した人々の休閑状態の接続と脳リソースを再活性化する試みです。その一例が、胸から下が麻痺し、ブラジルワールドカップの途中出場を果たしたジュリアン・ピントだ。脳波によって制御される外骨格により、彼は脚を制御できるようになり、地面を感じることさえできました。
VR メガネ、EEG、外骨格を使用したトレーニング
彼にきっかけを与えたウォーク・アゲイン・プロジェクト（WAP）の最新の結果は、ピントが孤立したケースではないことを証明している。この研究の一環として、2014 年の初めから 8 人の対麻痺の参加者がニューロフィードバックとロボット補助装置を組み合わせてトレーニングを行ってきました。重度の脊髄損傷のため、全員が3～13年間足を動かすことができず、腹部から下の感覚をまったく失っていた。トレーニング プログラムは、仮想現実でのニューロ フィードバック演習から始まりました。VR メガネを装着した被験者は、自分が歩いているところを想像することで、アバターを歩く方法を学ぶことになっていました。彼女の頭には電極キャップがあり、脳波がコンピューターに送られました。同時に、被験者は袖の中のバイブレーターを介して触覚フィードバックを受けました。 「このフィードバックにより、彼らは自分で足を動かし、感じているという錯覚が強化されます」と、研究リーダーであるデューク大学（ダーラム）のミゲル・ニコレリス氏は説明する。
そして実際、最初の成功はすぐに明らかになった。「当初、これらの患者の脳は下肢の表現をほぼ完全に消去していました」とニコレリスは報告しています。しかし、数か月のトレーニングの後、脳は正しい運動制御コマンドを与えることを再び学習しました。 「基本的に、トレーニングによって脚の表現が脳の地図に再挿入されました」とニコリス氏は語った。トレーニングのもう一つの部分は、トレッドミルでの歩行練習でした。患者はハーネスで吊り下げられ、体重を支えて安定させた。彼女の足は、以前のアバターと同様に、脳波によって制御されるロボットの外骨格の中にありました。被験者がこのシステムを制御し、それを使って歩くことを学習すると、トレーニングの 3 番目の部分が始まりました。それは、ジュリアン ピントスがワールドカップで着用していたもののような、自立型外骨格を使った歩行訓練です。これは麻痺した人の体をサポートすると同時に電動化され、脳波制御により歩行することができます。 VR トレーニングと同様に、被験者は両方のシステムのセンサー スリーブを通じて触覚フィードバックを受け取りました。
感覚と意識のコントロールが回復しました
研究者らは今回、この訓練を1年間受けた8人の患者の進歩について報告した。したがって、すべての対麻痺者は、少なくとも部分的には意識的に脚を制御できるようになりました。彼ら全員で、脊髄損傷の下の感覚が戻り、再び痛みを感じ、触られるようになり、膀胱と腸をよりよく制御できるようになりました。被験者のうち 4 人では改善が著しく、医師は彼らを「完全麻痺」から「部分麻痺」に再分類しました。 「これほど長い間麻痺していた人々の機能がこのように回復したことは、これまでに見たことがありません」とニコレリス氏は言う。 「私たちでさえ、プロジェクトの開始時にはこの結果を予測できませんでした。」これらは、1 年間のトレーニング後の中間結果にすぎません。研究者らの報告によれば、この時点からほぼ1年が経過し、被験者はさらなる進歩を示しているという。
研究者らは、ニューロフィードバックとロボット補助装置の標的を絞った組み合わせにより、脳が麻痺した手足を神経マップに組み戻すのではないかと考えている。一方で、脊髄に残っている結合も強化され、再活性化されます。 「これまでの研究では、完全対麻痺患者の大部分がまだ一部の脊髄神経を無傷であることが示されています」とニコレリス氏は説明する。しかし、これらの神経は脳からの信号を受け取らないため、アイドル状態になります。しかし、歩行訓練中は状況が変わります。 「患者が補助器具を使って足を動かしたり、直立して歩いたりすると、筋肉、腱、関節の固有受容器が発火します。そして、これらの受容体は信号を脊髄に送り返します」とニコレリス氏は言います。これらの信号は、残りの神経接続を刺激して再び活性化し、強化します。 「たとえ少数の無傷の神経線維しか残っていないとしても、脳の運動野から手足に信号を伝達するには十分である可能性があります。」
Miguel Nicolelis が Walk Again プロジェクトとその結果について報告します (ビデオ: AASDAP/ Lente Viva Films)
研究者らは、さらに早い成功を期待して、最近負傷した他の対麻痺患者についての研究を間もなく開始する予定である。彼らはまた、最初の8人の患者の最新の経過について、近いうちに別の出版物で報告する予定だ。一般に、科学者はニューロフィードバックとロボット工学の組み合わせを、麻痺のある人々の生活を大幅に改善する機会として見ています。 「これまでのところ、完全麻痺と診断された人は主にリハビリテーション中に車椅子での生活を学びます」とニコレリス氏は言う。 「しかし、私たちはブレインマシンインターフェースに基づく長期的なトレーニングが真の回復を引き起こす可能性があると信じています。」したがって、彼らは将来的には世界中の他の治療センターでもトレーニング方法をテストしたいと考えています。
