2018-12-06 Nature自然科研 Nature自然科研

三名脊髓損傷患者在電刺激的幫助下恢復(fù)了對腿部肌肉的控制，其行走能力也有了提高。

三名脊髓損傷患者在電刺激的幫助下恢復(fù)了對腿部肌肉的控制，其行走能力也有了提高。

其中一人之前完全不能行走，現(xiàn)在已能在外力幫助下活動。

“這是一個巨大的進步?！比A盛頓大學(xué)的康復(fù)醫(yī)學(xué)研究員Chet Moritz說，他并未參與這項研究。

更重要的是，電刺激對所有受試人員的肌肉運動能力的改善是持續(xù)的。即便刺激終了，也會繼續(xù)得到改善。其中兩人的行走能力也得到了提高。

但研究人員告誡說，這種被稱為硬膜外電刺激的技術(shù)尚處于早期階段，且尚不清楚它對多少脊髓損傷的人群有用。到目前為止，這種技術(shù)只在那些損傷平面以下仍保有一定運動功能的脊髓損傷患者中進行過驗證。

上述研究發(fā)表在10月31日的《自然》期刊上。

Moritz表示，這對于脊髓損傷研究來說是一個“突破”。另外兩個實驗組也各自報道經(jīng)過電刺激后脊髓損傷患者恢復(fù)了行走能力。

在9月24日發(fā)表的一篇論文中，明尼蘇達州梅奧診所的物理治療師Megan Gill及其同事描述了一名損傷平面以下完全癱瘓的人，經(jīng)過43周的訓(xùn)練和電刺激后，如何能夠在跑步機上行走。

9月27日，肯塔基州路易斯維爾大學(xué)的脊髓研究人員Claudia Angeli及其同事報道，經(jīng)過15周和85周的訓(xùn)練后，接受連續(xù)硬膜外刺激的四名患者中有兩人能在輔助裝置幫助下行走。

但領(lǐng)導(dǎo)最新這項研究的瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家GrégoireCourtine表示，其團隊的精準定時刺激可能比連續(xù)刺激效果更好。連續(xù)電刺激可能會阻斷從腿部傳回大腦的部分殘余信號。

被切斷的大腦與脊髓聯(lián)系

脊髓損傷割斷了大腦和脊髓神經(jīng)元之間的聯(lián)系，造成損傷平面以下的軀體的運動和感覺缺失，有時甚至?xí)?dǎo)致癱瘓。

在大多數(shù)情況下，大腦和損傷后脊髓中的運動神經(jīng)元之間仍然存在一些聯(lián)系，但這些聯(lián)系不足以讓人繼續(xù)行走。

Courtine的團隊利用電刺激為這些運動神經(jīng)元提供額外刺激，增強了神經(jīng)元從與大腦殘存連接中接收到的信號。

研究人員首先將行走所需的動作拆解，例如彎曲髖部、伸展踝部等，明確了每一個動作所涉及的脊髓區(qū)域。

然后他們在三名受試者體內(nèi)植入電刺激器，這三人腿部運動功能均因脊髓損傷受到了不同程度的損害。根據(jù)之前研究出的參與行走的脊髓區(qū)域，該團隊設(shè)計了一系列電脈沖，在正確的時間和位置刺激脊髓以促進運動發(fā)生。

將意念化為行動

這種電刺激本身并不產(chǎn)生運動——只有在研究受試者試圖自己做動作時才能發(fā)揮作用?！半姶碳た梢钥醋鍪且粋€放大器?！盋ourtine說，“并非我們控制患者的腿部運動。患者的運動需得由他們自己操控?！?/p>

Courtine說，僅兩天之后，患者就逐步適應(yīng)了這種電刺激。一周之內(nèi)，受試者就能夠在輔助裝置的幫助下行走，這些輔助裝置能幫他們分擔部分體重。

受試者中一人此前雙腿無法產(chǎn)生任何運動，一人左腿完全癱瘓，另一人腿部仍有部分運動能力，但試圖行走時卻無法抬腿。

經(jīng)過五個月的復(fù)健和電刺激，受試者的狀況得到了進一步的改善：最終，即使外部刺激已經(jīng)終止，研究人員也能觀察到受試者運動能力的持續(xù)改善。兩名受試者能夠拄著拐杖獨立行走，其中一人甚至可以在不借助任何外力的情況下行走幾步。第三名受試者之前受傷最為嚴重，現(xiàn)如今已可以在平躺時移動自己癱瘓的腿。

Moritz說，研究結(jié)果表明電刺激加強了大腦與脊髓神經(jīng)元之間的聯(lián)系，他就這項研究，在《自然-神經(jīng)科學(xué)》上撰寫了一篇新聞與觀點文章。他說，神經(jīng)科學(xué)的一個基本原則是“協(xié)同放電的細胞必將連接在一起”，這么說來，放大大腦和脊髓神經(jīng)元之間的相互作用能夠增強兩者的聯(lián)系也就說得通了。

仍需進一步驗證的希望

佛羅里達州Neurotech Network的執(zhí)行董事Jennifer French說，這項研究著實讓人興奮。Neurotech Network是一個非營利組織，致力于向神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者普及最新的神經(jīng)學(xué)技術(shù)。

但是她指出，受試者仍需需要外界輔助裝置分擔體重才能四處走動。

美國凱斯西儲大學(xué)脊髓損傷臨床研究員Kim Anderson補充說，這項技術(shù)可能并非對所有脊髓損傷的患者都有效。研究中的受試者在開始電刺激之前均保留了一定程度的運動功能，而大多數(shù)脊髓損傷患者受的是“完全的運動”損傷，因此沒有殘余運動能力。

Courtine的團隊還開發(fā)了一些技術(shù)，使受試者在實驗室外也能使用硬膜外電刺激。這些技術(shù)包括觸發(fā)刺激的可穿戴傳感器以及可以在語音控制手表上運行的應(yīng)用程序，允許用戶準確選擇所需的刺激形式。

Courtine表示，這些設(shè)備仍處于開發(fā)階段，但受試者在行走，甚至騎臂-腿共驅(qū)三輪車過程中都使用了它們。Courtine說，在接下來的三年里，他的目標是優(yōu)化電刺激技術(shù)并驗證其安全性和有效性。

倫敦帝國理工學(xué)院的神經(jīng)學(xué)家Simone Di Giovanni樂觀地認為，電刺激技術(shù)有朝一日可以得到更廣泛的應(yīng)用。他說，目前尚不清楚它對受傷更嚴重人群的效果如何，因此仍需要進一步的實驗。

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網(wǎng)址: Nature：讓意念化為行動：電刺激技術(shù)幫助癱瘓患者重新控制肌肉 http://m.u1s5d6.cn/newsview734756.html