人が脊髄の損傷を負うと、脳と損傷の下の脊髄回路との間の正常なコミュニケーションが中断され、麻痺が生じます。脳は正常に機能しているため、損傷の下の脊髄と同様に、研究者はリハビリテーションを可能にし、動きを潜在的に回復するためにコミュニケーションを再確立するために取り組んできました。
セントルイスのワシントン大学のマッケルベイ工学部の生物医学工学の助教授であるイスマエル・セアニェスと、ワシュ医学の脳神経外科大学の生物医学工学教授、および博士課程の学生であるキャロリン・アトキンソンを含む彼の研究室のメンバーは、そのコミュニケーションを回復するためのデコーダーの種類を開発しました。脊髄損傷のない17人のヒト被験者を伴う研究室での実験により、経皮的脊髄刺激、または非侵襲的な外部電気パルスで下肢の動きをキューすることができました。
研究の結果は、2025年4月25日にオンラインで公開されました。 Journal of Neuro Engineering and Rehabilitation。
チームは、脳波（EEG）を介して脳の活動を測定する非侵襲的電極を装備した特別なキャップを使用しました。帽子をかぶっている間、座ったボランティアは膝を膝の上で伸ばすように求められ、その後、脚を伸ばしながら、研究者が両方のエクササイズで脳の波を記録できるようにするように頼まれました。
チームは、神経活動をデコーダーまたはアルゴリズムに提供したため、両方の状況で脳の波がどのように作用するかを学ぶことができました。彼らは、実際の動きと想像上の動きが同様の神経戦略を使用していることを発見しました。
デコーダーにこのデータを与えた後、動きがある場合、または動きがないときはいつでも、神経活動に基づいて予測することを学びます。誰かが足を動かすことを考えているときはいつでも、彼らの足が実際に動かなくても予測できることを示します。」
イスマエル・セアニェス、セントルイスのワシントン大学のマッケルビー工学部の生物医学工学助教授とワシュ医学の脳神経外科
チームはコントロールを使用して、ボランティアが実際に動いていないことを真に想像していることを保証しました。
「人々が動くたびに、これは信号ノイズを導入することができ、信号ノイズが予測することを学んでいるものではないことを確認したい」とセアニェスは言った。 「私たちが予測したいのは動きの意図または脳の活動です。そのため、人々は脚を延長し、想像しているかどうかを予測するために動く人々について訓練されたのと同じアルゴリズムを使用していると想像しています。」
セアニェスは、これが2つのことを明らかにすると言いました。
「1つは、アーティファクトやノイズではなく、動きの意図を解読している可能性が高いことです。2番目に、脊髄損傷のある人にこれを使用するたびに、実際に足を動かしてデータをラベル付けする能力がないため、脚を動かすという想像力を使用してデコーダーを訓練することができます。」
Seáñezは、概念実証研究は、脊髄損傷患者のリハビリテーションの単一関節の自発的な動きを強化するためにリアルタイムの予測を使用して経理脊髄刺激を提供する非侵襲的脳脊椎インターフェイスを開発するための最初のステップであると述べました。
今後、チームは、ユニバーサルデコーダーがパーソナライズされたデコーダーと同様に実行できるかどうかを判断し、臨床設定での使用を簡素化できるすべての参加者のデータでトレーニングされた一般化されたデコーダーをテストする予定です。
ソース：
ジャーナルリファレンス：
アトキンソン、C。 et al。 （2025）経皮的脊髄刺激を使用した非侵襲的脳脊椎界面の開発と評価。 Journal of Neuro Engineering and Rehabilitation。 doi.org/10.1186/S12984-025-01628-6。
#非侵襲的デコーダーは脊髄損傷後の動きを回復するのに役立つ可能性があります