实验室开发脑波解码器，可能有助于脊髓损伤康复。
当一个人遭受脊髓损伤时，大脑与损伤下方的脊髓电路之间的正常沟通被中断，导致瘫痪。由于大脑正常工作，损伤下方的脊髓也正常，研究人员一直在努力重新建立这种沟通，以便进行康复，并可能恢复运动。
伊斯梅尔·塞亚涅斯，华盛顿大学圣路易斯分校麦克凯尔维工程学院生物医学工程助理教授和华大医学神经外科的成员，以及他的实验室成员，包括博士生卡罗琳·阿特金森，开发了一种解码器来恢复这种沟通。通过在实验室对17名没有脊髓损伤的人进行实验，他们能够通过经皮脊髓刺激，或非侵入性外部电脉冲，诱发下肢运动。
研究结果于2025年4月25日在神经工程与康复杂志上在线发布。
研究小组使用一种特殊的帽子，上面装有非侵入性电极，通过脑电图（EEG）测量大脑活动。在佩戴帽子的同时，坐着的志愿者被要求在膝关节处伸展腿，然后仅仅思考伸展腿——同时保持腿部静止——以便研究人员能够记录两种运动中的脑波。
研究团队将神经活动提供给解码器，或算法，以便它能够学习在这两种情况下脑波的作用。他们发现，实际的运动和想象中的运动使用了相似的神经策略。
“在我们给予解码器这些数据后，它学习根据神经活动预测何时有运动或没有运动，”塞亚涅斯说。“我们证明，只要有人想到要移动他们的腿，即使他们的腿并未实际移动，我们也可以预测。”
研究小组使用控制措施来确保志愿者确实是在想象运动，而不是实际移动。
“每当人们移动时，这可能会引入信号噪声，我们希望确保信号噪声不是我们要学习预测的内容，”塞亚涅斯说。“我们想要预测的是运动意图或大脑活动，因此我们让人们想象他们伸展腿，并使用同样的算法，该算法已经在移动的人身上进行过训练，以预测他们是否在想象。”
塞亚涅斯说，这揭示了两件事情。
“第一，更有可能的是我们在解码运动意图，而不是伪影或噪声；第二，当我们将这个应用于无法实际移动腿的脊髓损伤患者时，我们可以利用他们对移动腿的想象来训练我们的解码器。”
塞亚涅斯表示，概念验证研究是开发一种非侵入性脑脊接口的第一步，该接口使用实时预测来提供经皮脊髓刺激，以增强脊髓损伤患者在康复过程中单一关节的自愿运动。
展望未来，研究团队计划测试一个基于所有参与者数据训练的通用解码器，以确定通用解码器是否能与个性化解码器一样良好，并简化其在临床环境中的使用。
这项研究的资金由华盛顿大学圣路易斯分校麦克唐纳中心提供，国家卫生研究院（K12-HD073945，K01-NS127936；R01-EB026439；P41-EB018783）；华大麦克凯尔维工程学院生物医学工程系；以及华大医学神经外科提供。
