人工知能（AI）ソフトウェアで制御する新しい神経刺激装置により、麻痺のある患者3人が再び歩行、自転車、水泳をできるようになった。
研究者らは、脊髄の特定の領域を狙って活性化する電気信号を送るよう、これらの装置をプログラムした。
次にAIが装置の電極に指示を出し、歩行に必要な個々の神経を刺激する信号を発する。
脊髄損傷後、下半身が完全に麻痺した患者3人が、タッチスクリーン式タブレットで操作する神経刺激装置を使って歩行、自転車、水泳ができるようになったと、研究者らは月曜日に報告した。
患者らは、頸部の下で背中の最も下の部分より上にある胸髄と呼ばれる領域を損傷しており、治療を受ける1～9年前に負傷していた。脳神経外科医が人工知能ソフトウェアで遠隔操作する神経刺激装置の試作機を初めて埋め込んでから、1時間以内に最初の一歩を踏み出すことができた。
その後6か月の間に、患者らはタッチスクリーン式タブレットを使って自ら神経刺激装置を操作し、歩行、自転車、水泳といった、診療所の外の地域社会で行うより高度な活動ができるようになったと、研究者らは述べた。
患者は29歳、32歳、41歳の男性で、全員がオートバイ事故で負傷した。
スイス連邦工科大学ローザンヌ校のグレゴワール・クルティーヌとジョスリーヌ・ブロックが、同研究を主導した。研究成果は学術誌Nature Medicineに掲載された。2人は、システムの商業化に取り組むオランダ拠点のテクノロジー企業、Onward Medicalの設立にも協力した。
同社は約1年後に、主に米国で患者70～100人を対象とする治験を開始する予定だと、クルティーヌは述べた。
脊髄そのものの治癒を促す既存の治療法はないが、研究者らはテクノロジーを通じて麻痺患者の移動能力を取り戻す方法を模索してきた。
この研究の初期結果が大規模な研究でも確認されれば、脊髄損傷で動けなくなった人が、いつかスマートフォンを起動したりスマートウォッチに話しかけたりして、「歩く」「座る」などの活動を選び、埋め込まれた装置にメッセージを送れるようになるかもしれない。装置が神経や筋肉を刺激し、適切な動きを実現するという。
通常、動きを始めるときには、脳が脊髄に信号を送り、神経細胞の集まりを刺激するよう伝える。すると、その細胞群が必要な筋肉を活性化するとブロックは述べた。
「私たちはそんなことを意識すらしません」とブロックは述べた。「自動的に起こるのです。」
脊髄が完全に損傷すると、脳からの信号は神経に届かなくなる。ほかの研究者らは、もともと慢性疼痛の抑制を目的に設計された埋め込み型装置から広範囲に電場を発生させ、脊椎の背側から神経を刺激することで、麻痺患者の歩行を支援しようとしてきたとクルティーヌは述べた。
クルティーヌとブロックらのチームは、電気信号が背側ではなく側面から脊髄に入るよう、装置を再設計した。この方法なら、脊髄の領域を非常に細かく狙って活性化できるとクルティーヌは述べた。
次に研究者らは人工知能アルゴリズムを開発した。装置の電極に指示を出し、椅子から立ち上がる、座る、歩くといった活動に必要な体幹や脚の筋肉を制御する個々の神経を、適切な順序で刺激する信号を発する。
ソフトウェアは患者それぞれの解剖学的特徴に合わせて調整されていると、クルティーヌは述べた。
装置を埋め込むと、患者は「すぐに脚を動かして踏み出すことができた」とブロックは述べた。
ただし、使わなかったことで筋力が衰えていたため、体重を支える際に介助が必要であり、技術の使い方も習得する必要があったと研究者らは述べた。
研究者らによると、患者は体幹の筋肉を制御することを含め、さまざまな活動を「長時間」行えるようになったものの、自然な動きは取り戻していなかった。
それでもブロックは、「訓練を重ねるほど、筋肉を持ち上げられるようになり、動きがより滑らかになります」と述べた。
マウスを使った研究
イスラエルの別の研究チームによる査読済み論文も、月曜日に学術誌Advanced Scienceに掲載され、脊髄損傷を修復する実験的な方法を報告した。テルアビブ大学の研究者らは、体内のあらゆる種類の細胞に分化できる胚性幹細胞のように振る舞うよう改変した成人ヒト細胞を使い、損傷したマウスの脊髄の修復を試みた。
マウスの脊髄には瘢痕組織が形成されており、以前の研究では、こうした細胞による効果を妨げていた。研究者らはまず、特別な試験管内環境で幹細胞を増殖させた。細胞が成熟して小さな神経細胞ネットワークを形成し、瘢痕組織を外科的に除去した後に初めて、マウスに移植した。
研究者らは、麻痺したマウスの運動機能と感覚を回復させる成功率が80％だったと報告した。数年以内にヒトを対象とする治験を始めることを目指すという。
幹細胞を使って脊髄の自己修復を促し、臓器や四肢の機能を回復させる試みは、これまでヒトに対する承認治療の実現には至っていない。
サゴール再生バイオテクノロジーセンターのチームを率いたタル・ドヴィルは、「ヒトでも効果があると証明するにはまだ長い道のりがありますが、それが私たちの目標です」と述べた。
