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解冻“渐冻人”

近日,关于“冰桶挑战”的报道在媒 体上铺天盖地。“冰桶挑战”源自美国,旨 在让挑战者体会冰水浇头一刹那麻木无 力的感觉,使更多人关注“渐冻人症”,并 为他们筹得善款。“渐冻人症”又称肌萎 缩侧索硬化症(ALS),是一种运动神经元 疾病,主要表现为肌肉逐渐无力、萎缩, 进而说话、吞咽以及呼吸功能减退,直至 因呼吸衰竭而死亡。“渐冻人症”是罕见 疾病,患病率约十万分之五,目前对这种 疾病还没有有效疗法,患者常在患病后 3~5年内死亡,是世界五大绝症之一,杰 出物理学家霍金因患 这种病长期被束缚在 轮椅上。近期,浙江大 学求是高等研究院公 布的脑机接口研究的 成果为肢体行动非常 不便的“渐冻人”带来了希望。

2年前,浙江大学求是高等研究院的 研究人员用猴子做脑机接口试验,将2个 4×4 mm的芯片植入猴子大脑皮层中,使 它们与200多个神经元相连接,进行神经 信号采集,最终完成了“抓、勾、握、捏”这 4个动作,实现了动物意念对机械手的控 制。由于人脑受到外界或者思维的干扰 较多,信号处理的复杂性也更大,直至 2014年8月25日,研究人员宣布在动物 实验的基础上,又实现了人脑对机械手 的控制。

一位癫痫患者自愿接受这项实验, 她的大脑皮层下被埋入32个电极以便采 集到更多、更准确的脑信号,然后再对记 录的信号解码,最终将脑信号传递到机 械手臂上。实验显示,患者可以顺利的 完成“石头、剪刀、布”这3个较为复杂的 手指动作,使得人脑控制机械手的能力 达到了手指关节水平,控制动作的准确 率约为80%;不仅如此,机械手还能判断 患者的动作,与患者猜拳,并且每次都能 赢(8月27日《光明日报》)。

研究人员指出,脑机接口技术研究 需要多学科交叉合作,研发出实时性强、 准确性高、互适应功能好的多通道神经元放电采集、处理和信息解码技术是关 键。目前,我国在脑机接口技术领域的 研究处于世界前沿水平,如果这项研究 成果得到广泛应用,无疑会给“渐冻人 症”这种运动功能障碍的患者带来很大 便利,使他们能够借助机械手臂自行完 成正常人的肢体动作。

对于身体某些器官功能丧失的患者 来说,如果也能够找到替代物来维持身 体正常机能就再好不过了。目前,器官 移植已经很普遍,但是,由于器官捐献者 有限,需要器官移植的患者能够等到合适器官的几率仍然较小,很多患者不得 不在等待中离世,于是科学家们尝试人 工培养活体器官,并在这方面取得很多 可喜进展。近期发表在Nature Cell Biology 上的研究成果显示,利用体外细胞成 功在小鼠体内培育出完整的胸腺。

研究人员先将胚胎中提取出的纤维 母细胞基因进行重组,转化成的细胞既 有与胸腺细胞一样的外形,又能够支持T 细胞发育。将重组后的细胞与其他起支 撑作用的细胞一起放入小鼠体内,最后 发育成功能齐全的胸腺(8月27日《科技 日报》)。

这是人类首次利用重组技术,将体 外细胞培育成完整的活体器官。虽然在 用于临床治疗之前仍然会面临种种不确 定的因素或困难,但迈出的这一步却至 关重要,它向我们描绘了一幅愿景:仅将 培养好的细胞注射进患者适当位置,便 能长出适应人体的健全器官。

通常,疾病患者不仅要忍受肉体的 痛苦,往往还忧心忡忡,担心是否能够痊 愈、是否有其他并发症等等,这给患者带 来严重的心理负担,在精神上也经受折 磨。“渐冻人症”患者更是如此——他们 的肢体不受控制,但具有清醒的意识,精神上的痛苦可想而知。如果痛苦的感觉 能够淡化、清除或者能够被替代,或许会 使他们生活得更轻松、愉快。27日,Nature 上的一篇研究报告显示,情绪记忆是 可塑的。

美国麻省理工学院的Roger L. Redondo等研究人员将小鼠分成2部分进行 实验,一部分用电击使之形成恐惧记忆, 另一部分通过与异性互动,使之得到正 面记忆。研究人员分别记录了在这2种 不同记忆形成过程中发挥作用的神经 元。当小鼠再进入获得记忆的区域时, 它们会出现条件反 射:受电击的小鼠赶 紧躲开,与异性互动 的小鼠则会作停留。 后来,研究人员采用 光照来控制小鼠大脑 的神经元活动,使它们的情绪记忆得以 改写。结果表明,即使在与异性互动过 的区域,当光照激活形成恐惧记忆的神 经元时,小鼠会出现电击时的反应—— 赶紧躲开有关区域;相反,即使在电击时 的区域,当激活形成美好记忆的神经元 时,它们也会做出与异性互动时相似的 反应。记忆是大脑系统思维活动的过 程,当小鼠记忆被改写时,脑中负责编码 情境信息的海马齿状回的回路被激活, 从而改变了负责编码情绪信息的杏仁核 区域与海马齿状回间的记忆连接(8月28 日新华网)。

此项研究表明,海马齿状回和杏仁 核间的神经回路是改写情绪记忆的关键 区域,也使我们相信人类情绪记忆的改 写终有一天会成为现实。那时,不仅能 减轻“渐冻人”的精神痛苦,也能为众多 有心理障碍的人们扫去心中的阴霾。

科学的巨轮仍在滚滚前行,行过的 地方泛起粼粼波光,那是“渐冻人”身体 的“冰”融化的痕迹。期待不久的将来, “冰”会全部消融。

文/王丽娜
(责任编辑 汤锡芳)