Brain-controlled modulation of spinal circuits improves recovery from spinal cord injury

神经调节 医学 脊髓损伤 脊髓 物理医学与康复 脑深部刺激 康复 截瘫 脑刺激 经颅直流电刺激 神经科学 刺激 心理学 物理疗法 帕金森病 疾病 病理 精神科 内科学
作者
Marco Bonizzato,Galyna Pidpruzhnykova,Jack DiGiovanna,Polina Shkorbatova,Natalia Pavlova,Silvestro Micera,Grégoire Courtine
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:9 (1): 3015-3015 被引量:140
标识
DOI:10.1038/s41467-018-05282-6
摘要

The delivery of brain-controlled neuromodulation therapies during motor rehabilitation may augment recovery from neurological disorders. To test this hypothesis, we conceived a brain-controlled neuromodulation therapy that combines the technical and practical features necessary to be deployed daily during gait rehabilitation. Rats received a severe spinal cord contusion that led to leg paralysis. We engineered a proportional brain-spine interface whereby cortical ensemble activity constantly determines the amplitude of spinal cord stimulation protocols promoting leg flexion during swing. After minimal calibration time and without prior training, this neural bypass enables paralyzed rats to walk overground and adjust foot clearance in order to climb a staircase. Compared to continuous spinal cord stimulation, brain-controlled stimulation accelerates and enhances the long-term recovery of locomotion. These results demonstrate the relevance of brain-controlled neuromodulation therapies to augment recovery from motor disorders, establishing important proofs-of-concept that warrant clinical studies.
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