三位脊椎損傷患者重獲腿部肌肉控制能力

原創編譯，轉自須註明來源！

David (上面這張合成圖片中的人)是從這種治療方法中受益的三位受測者之一。圖片來源：EPFL Hillary Sanctuary

三位脊椎損傷患者在電刺激的幫助下重新恢復了控制腿部肌肉的能力，行走能力得到了改善。其中一位在過去完全不能行走的患者甚至可以在輔助工具的幫助下實現行走。

華盛頓大學康復醫學研究人員Chet Moritz說：「這是一個巨大的進步！」

重要的是，即使在電刺激療法停止之後，所有患者的肌肉運動能力所取得的改善都得以保持，其中兩位患者行走能力的改善也得以保持。

但是研究人員提醒說，這項技術（硬膜外電刺激）仍處於早期階段，現在尚不明確它對多大比例的受傷人群有效。到目前為止，只有那些在受傷情況下保持一定程度運動功能的人才能證明其有效。

在接受了結合電刺激的療法之後，David能夠在助行器的輔助下行走。圖片來源： EPFL Hillary Sanctuary

Moritz表示，這對於脊椎損傷研究來說是一個具有突破性的時刻。之前另外兩個研究團隊也報告稱脊椎損傷患者接受了電刺激治療後能夠實現行走。

在9月24日發表的一篇論文中，梅奧診所的理療學家Megan Gill及其同事報告稱，一位受傷部位以下完全癱瘓的患者在接受43周的訓練和電刺激療法後，可以實現在跑步機上行走。

9月27日，路易斯維爾大學的脊椎損傷研究人員Claudia Angeli及其同事報告稱，在四名接受連續硬膜外電刺激的患者中，有兩人在分別接受了15周和85周的訓練之後能夠在輔助器具的幫助下行走。

但是負責最近的這項研究的瑞士聯邦理工學院的神經科學家Grégoire Courtine說，他的團隊所使用的精確定時電刺激方法比連續電刺激效果更好，後者可能會阻止從腿部傳回大腦的某些殘餘信號。

被擾亂的通信

脊椎損傷會破壞大腦和脊髓神經元之間的通信，從而導致受傷部位以下的運動和感覺障礙，有時甚至會導致癱瘓。在大多數情況下，大腦和受傷後脊椎中的運動神經元仍然存在連接，但是這些連接並不足以使人活動。

Courtine的團隊使用電刺激給予運動神經元額外的激勵，提升從殘留連接中接收來自大腦信號的能力。

研究團隊正在研究使用電刺激方法幫助患者重新走路。圖片來源: EPFL Hillary Sanctuary

研究人員首先確定了行走所需的每個運動所涉及的脊髓區域，例如彎曲髖部或伸展踝部。然後他們為因脊椎損傷導致不同程度運動受限的患者植入了刺激電極。因為他們已經確定了脊椎的哪些區域與走路相關，所以能夠編程產生電脈衝序列，在正確的時間和位置刺激脊椎，從而促進運動。

意識轉化為行動

這種電刺激本身並不能產生運動，只有在受試者自己嘗試運動的時候才會起作用。Courtine說：「它就像一個放大器一樣，並不是刺激電極在控制腿，而是患者自己控制。」

Courtine表示，僅僅兩天之後，電刺激對於患者來說就很自然了。在一周之內，受試者們能夠在承重的輔助器具的幫助下行走。這包括一位在過去沒有任何腿部活動的人，以及一位左腿完全癱瘓的人。第三位受試者的腿部運動能力較強，但在試圖行走時卻無法抬起腿。

在輔以電刺激五個月的康復治療之後，他們的情況得到了改善：最終，即使關閉了額外的電刺激，患者們的運動能力也得到了改善。兩位受試者可以使用拐杖獨自行走，其中一位甚至可以在沒有任何輔助的情況下走幾步。而受傷最嚴重的第三位受試者可以在躺著的時候移動過去癱瘓的腿。

Moritz為這篇論文在《Nature Neuroscience》上寫了一篇新聞評論，他說，這表明電刺激增強了大腦和脊椎神經元之間的連接。神經科學的一個基本原則是，「共同釋放脈衝的細胞將連接在一起」，所以增強大腦和脊椎神經元之間的相互作用就可以增強它們的連接。

謹慎樂觀

Neurotech Network（一個非盈利組織，普及神經系統疾病和神經科學相關知識）的執行理事Jennifer French說，這項研究非常令人興奮。但是她指出，患者們仍然需要身體支撐器具才能走路。

凱斯西儲大學脊椎損傷臨床研究人員Kim Anderson補充說，這項技術並不能幫助所有的脊椎受傷人員。在電刺激開始之前，參與這項研究的患者在受傷部位以下仍然擁有一定程度的運動能力，而大部分的脊椎受傷患者都是完全失去運動能力的。

Courtine的團隊還開發了一種可以在實驗室之外使用的硬膜外電刺激技術。這種技術包括觸發電刺激的可穿戴感測器，以及一個在聲控手錶上運行的APP，使用者可以選擇自己所需要的刺激形式。

Courtine說，這些設備仍然處於開發階段，但是受試者們已經使用這些設備走路了，甚至有一位受測者還能夠駕駛手腳並用驅動的三輪車。在接下來的三年中，Courtine的目標是優化該技術，並驗證它的安全性和有效性。

帝國理工學院的神經科學家Simone Di Giovanni非常樂觀，他認為這項技術在未來可以被更廣泛應用，目前尚不清楚它對嚴重受傷人群的效果如何，還需要進一步的實驗。

中國生物技術網誠邀生物領域科學家在我們的平台上，發表和介紹國內外原創的科研成果。

本公眾號由中國科學院微生物研究所信息中心承辦

微信公眾號：中國生物技術網

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！