日本大阪大學(xué)研究人員日前在美國《神經(jīng)學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上發(fā)表論文說，他們利用安裝在運(yùn)動(dòng)麻痹患者腦部表面的電極,，成功讀取患者的腦電波,，推測出其意圖，從而使作為假肢的機(jī)器人動(dòng)了起來,。這一成果有望促進(jìn)開發(fā)出幫助相關(guān)疾病患者運(yùn)動(dòng)和表達(dá)意圖的裝置,。
研究人員為12名年齡在13歲至66歲的運(yùn)動(dòng)麻痹患者腦部表面安裝電極，這些患者的運(yùn)動(dòng)麻痹癥狀各不相同,。研究人員利用電腦分析患者希望動(dòng)手和動(dòng)胳膊時(shí)腦電波的特征，然后讓電腦“記住”這些特征,，推測患者運(yùn)動(dòng)意圖,，結(jié)果準(zhǔn)確率可達(dá)60%至90%。
例如,，對(duì)于半身不遂患者,，電腦能夠高效解讀患者的腦電波，準(zhǔn)確推測出患者希望做出的動(dòng)作,，將分析結(jié)果輸入作為假肢的機(jī)器人,，機(jī)器人能實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)彎曲肘部、抓東西等符合患者意圖的動(dòng)作,。
研究人員下一步將擴(kuò)大研究對(duì)象范圍,，爭取將這項(xiàng)技術(shù)早日實(shí)用化，以幫助患者提高生活質(zhì)量,。
基質(zhì)細(xì)胞,，有別于造血細(xì)胞，為骨髓微環(huán)境中的必要組成,，并且是長期維持生物體內(nèi)造血干細(xì)胞所不可或缺的,。先前的研究指出，基質(zhì)細(xì)胞藉由產(chǎn)生造血調(diào)節(jié)因子與胞外基質(zhì),，以及藉由調(diào)控細(xì)胞間的物理性接觸和黏合分子與細(xì)縫連結(jié)為基礎(chǔ)的細(xì)胞間訊息傳導(dǎo)來控制造血細(xì)胞的生長及分化,。然而，大多數(shù)關(guān)于基質(zhì)細(xì)胞調(diào)控造血細(xì)胞生長及自我更新能力的研究都是利用平面骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)所進(jìn)行的,，而且大部分的結(jié)果顯示培養(yǎng)四至八周后,，造血細(xì)胞即會(huì)開始減少。
Hirabayashi與來自日本大學(xué)醫(yī)學(xué)院,、大阪府立大學(xué)與挪威科技大學(xué)的共同研究者們,，于2011年11月的《實(shí)驗(yàn)生物與醫(yī)學(xué)》期刊中發(fā)表了立體骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)的論文。正如同文章的共同作者Isao Tsuboi所述：“平面骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)無法長期培養(yǎng)造血細(xì)胞,，因此無法用來進(jìn)行基質(zhì)細(xì)胞的功能性研究,。所以，我們發(fā)展了三維立體的骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)，并且可以成功地長期培養(yǎng)造血細(xì)胞,。”
此一新型態(tài)的立體培養(yǎng)系統(tǒng)由特殊的粒子所構(gòu)成,。論文的共同作者Yukio Hirabayashi解釋：“此一由接合環(huán)氧樹脂所組成聚合物粒子為立體骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)中最重要的一部分。我們由二十多種具有不同接合聚合物鏈長度,、表面密度,、聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以及接合聚合物側(cè)鏈的粒子中，選出了最適合用于細(xì)胞培養(yǎng)的一種,，我們將其命名為G-02,。”另一位共同作者Tomonori Harada亦指出：“除了老鼠纖維母細(xì)胞株（MS-5 cell）外，表皮細(xì)胞株（HeLa cell）,、骨源母細(xì)胞株（MC3T3E1 cell）與軟骨細(xì)胞株（ch-8 cell）皆可附著于G-02粒子并于其表面上快速生長,。此一優(yōu)勢使的我們可以將G-02粒子用于三維立體骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)，亦可應(yīng)用于中央神經(jīng)系統(tǒng),、心臟與肝臟的立體組織培養(yǎng),。
CD34是一個(gè)廣為人知的人類造血先驅(qū)細(xì)胞表面標(biāo)志分子，不過帶有CD34分子的細(xì)胞亦可分化成基質(zhì)細(xì)胞,。因此,，當(dāng)帶有CD34標(biāo)志分子的細(xì)胞與基質(zhì)細(xì)胞共同培養(yǎng)時(shí)，對(duì)于事先建立的基質(zhì)細(xì)胞層的功能將十分難以厘清,?；|(zhì)細(xì)胞研究專家Shin Aizawa教授指出：“于此研究中我們利用老鼠基質(zhì)細(xì)胞株（MS-5）而非人類的基質(zhì)細(xì)胞，因此可以排除帶有CD34標(biāo)志分子的基質(zhì)細(xì)胞所造成的影響,。此一共培養(yǎng)系統(tǒng)使的我們可以清楚的區(qū)分MS-5基質(zhì)細(xì)胞層與帶有CD34基質(zhì)細(xì)胞的功能,。我們的研究團(tuán)隊(duì)正利用具有特異性的引子與探針來研究多種人類與老鼠細(xì)胞生長素在基質(zhì)細(xì)胞中的基因表現(xiàn)。
《實(shí)驗(yàn)生物與醫(yī)學(xué)》期刊主編Steven R. Goodman博士指出,，由Hirabayashi與共同作者們所發(fā)展的立體骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)為基質(zhì)細(xì)胞功能性研究中的杰出且影響深遠(yuǎn)的工具,。
研究人員為12名年齡在13歲至66歲的運(yùn)動(dòng)麻痹患者腦部表面安裝電極，這些患者的運(yùn)動(dòng)麻痹癥狀各不相同,。研究人員利用電腦分析患者希望動(dòng)手和動(dòng)胳膊時(shí)腦電波的特征，然后讓電腦“記住”這些特征,，推測患者運(yùn)動(dòng)意圖,，結(jié)果準(zhǔn)確率可達(dá)60%至90%。
例如,，對(duì)于半身不遂患者,，電腦能夠高效解讀患者的腦電波，準(zhǔn)確推測出患者希望做出的動(dòng)作,，將分析結(jié)果輸入作為假肢的機(jī)器人,，機(jī)器人能實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)彎曲肘部、抓東西等符合患者意圖的動(dòng)作,。
研究人員下一步將擴(kuò)大研究對(duì)象范圍,，爭取將這項(xiàng)技術(shù)早日實(shí)用化，以幫助患者提高生活質(zhì)量,。
基質(zhì)細(xì)胞,，有別于造血細(xì)胞，為骨髓微環(huán)境中的必要組成,，并且是長期維持生物體內(nèi)造血干細(xì)胞所不可或缺的,。先前的研究指出，基質(zhì)細(xì)胞藉由產(chǎn)生造血調(diào)節(jié)因子與胞外基質(zhì),，以及藉由調(diào)控細(xì)胞間的物理性接觸和黏合分子與細(xì)縫連結(jié)為基礎(chǔ)的細(xì)胞間訊息傳導(dǎo)來控制造血細(xì)胞的生長及分化,。然而，大多數(shù)關(guān)于基質(zhì)細(xì)胞調(diào)控造血細(xì)胞生長及自我更新能力的研究都是利用平面骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)所進(jìn)行的,，而且大部分的結(jié)果顯示培養(yǎng)四至八周后,，造血細(xì)胞即會(huì)開始減少。
Hirabayashi與來自日本大學(xué)醫(yī)學(xué)院,、大阪府立大學(xué)與挪威科技大學(xué)的共同研究者們,，于2011年11月的《實(shí)驗(yàn)生物與醫(yī)學(xué)》期刊中發(fā)表了立體骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)的論文。正如同文章的共同作者Isao Tsuboi所述：“平面骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)無法長期培養(yǎng)造血細(xì)胞,，因此無法用來進(jìn)行基質(zhì)細(xì)胞的功能性研究,。所以，我們發(fā)展了三維立體的骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)，并且可以成功地長期培養(yǎng)造血細(xì)胞,。”
此一新型態(tài)的立體培養(yǎng)系統(tǒng)由特殊的粒子所構(gòu)成,。論文的共同作者Yukio Hirabayashi解釋：“此一由接合環(huán)氧樹脂所組成聚合物粒子為立體骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)中最重要的一部分。我們由二十多種具有不同接合聚合物鏈長度,、表面密度,、聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以及接合聚合物側(cè)鏈的粒子中，選出了最適合用于細(xì)胞培養(yǎng)的一種,，我們將其命名為G-02,。”另一位共同作者Tomonori Harada亦指出：“除了老鼠纖維母細(xì)胞株（MS-5 cell）外，表皮細(xì)胞株（HeLa cell）,、骨源母細(xì)胞株（MC3T3E1 cell）與軟骨細(xì)胞株（ch-8 cell）皆可附著于G-02粒子并于其表面上快速生長,。此一優(yōu)勢使的我們可以將G-02粒子用于三維立體骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)，亦可應(yīng)用于中央神經(jīng)系統(tǒng),、心臟與肝臟的立體組織培養(yǎng),。
CD34是一個(gè)廣為人知的人類造血先驅(qū)細(xì)胞表面標(biāo)志分子，不過帶有CD34分子的細(xì)胞亦可分化成基質(zhì)細(xì)胞,。因此,，當(dāng)帶有CD34標(biāo)志分子的細(xì)胞與基質(zhì)細(xì)胞共同培養(yǎng)時(shí)，對(duì)于事先建立的基質(zhì)細(xì)胞層的功能將十分難以厘清,?；|(zhì)細(xì)胞研究專家Shin Aizawa教授指出：“于此研究中我們利用老鼠基質(zhì)細(xì)胞株（MS-5）而非人類的基質(zhì)細(xì)胞，因此可以排除帶有CD34標(biāo)志分子的基質(zhì)細(xì)胞所造成的影響,。此一共培養(yǎng)系統(tǒng)使的我們可以清楚的區(qū)分MS-5基質(zhì)細(xì)胞層與帶有CD34基質(zhì)細(xì)胞的功能,。我們的研究團(tuán)隊(duì)正利用具有特異性的引子與探針來研究多種人類與老鼠細(xì)胞生長素在基質(zhì)細(xì)胞中的基因表現(xiàn)。
《實(shí)驗(yàn)生物與醫(yī)學(xué)》期刊主編Steven R. Goodman博士指出,，由Hirabayashi與共同作者們所發(fā)展的立體骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)為基質(zhì)細(xì)胞功能性研究中的杰出且影響深遠(yuǎn)的工具,。
