截肢患者幻肢疼痛的原因及潜在治疗方法已确定

研究人员发现，大脑线路的“重组”是造成幻肢痛的根本原因，这种疼痛发生在绝大多数截肢患者身上，而一种潜在的治疗方法是使用人工智能技术。

由日本大阪大学和剑桥大学合作的一个研究小组领导的研究人员，使用脑机接口训练十个人控制一个机械手臂用他们的大脑。他们发现，如果患者试图通过将假肢的运动与失去的手臂联系起来来控制假肢，会增加他们的疼痛，但训练他们将假肢的运动与未受影响的手联系起来会减少他们的疼痛。

他们的研究结果发表在杂志上自然通讯的研究表明，在患有与截肢或神经损伤相关的慢性疼痛的患者中，大脑中与感觉和运动相关的部分存在“交叉的电线”，通过修复这种断开，疼痛就可以得到治疗。研究结果也适用于其他形式的慢性疼痛，包括关节炎引起的疼痛。

在英国，每年大约有5000例截肢手术，1型或2型糖尿病患者需要截肢的风险尤其大。在大多数情况下，那些手或手臂被截肢的人，或那些因严重神经损伤而导致手失去知觉的人，仍然能感觉到受影响的手的存在，就好像它还在那里一样。50%到80%的患者患有慢性疼痛在“幻”手，称为幻肢痛。

该研究的合著者、剑桥大学工程系的神经科学家本·西摩博士说:“即使没有了那只手，患幻肢痛的人仍然感觉那里有一只手——基本上感觉很痛，就像一种灼烧感或超敏性疼痛，而传统的止痛药对这种疼痛无效。”“我们想看看我们是否能提出一种基于工程的治疗方法，而不是基于药物的治疗方法。”

原因的流行理论幻肢痛是错误的“布线”感觉运动皮层大脑中负责处理感官输入和执行动作的部分。换句话说，一个动作和对该动作的感知之间是不匹配的。

在这项研究中，Seymour和他的同事，由大阪大学的Takufumi Yanagisawa领导，使用了一种脑机接口解码患者移动“幻手”所需的心理活动的神经活动，然后使用人工智能技术将解码后的幻手运动转换为机器人神经假肢的运动。

Yanagisawa说:“我们发现，他们大脑受影响的一侧在使用机械臂时表现得越好，他们的疼痛就越严重。”“大脑的运动部分工作正常，但他们没有得到感官反馈——这是有差异的。”

然后，研究人员改变了他们的技术来训练“错误的”大脑:例如，一个失去左臂的病人被训练去移动左臂假肢通过解码与右臂相关的动作，反之亦然。当他们接受这种反直觉技术的训练时，患者发现他们的疼痛明显减轻了。当他们学会以这种方式控制手臂时，它利用了感觉运动皮层的可塑性——大脑重组和学习新事物的能力，显示出可塑性和疼痛之间的明显联系。

尽管结果是有希望的，西摩警告说，效果是暂时的，需要一个大的，昂贵的医疗设备才能有效。然而，他相信基于他们的技术的治疗可以在5到10年内实现。他说:“理想情况下，我们希望看到一些人们可以在家里使用的东西，或者可以与物理治疗相结合的东西。”“但研究结果表明，将人工智能技术与新技术相结合是治疗疼痛的一种有前途的途径，也是未来英国和日本研究合作的一个重要领域。”

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