近日有報道稱，三個曾經(jīng)因脊髓損傷而癱瘓的患者現(xiàn)在已經(jīng)可以像正常人一樣走路、游泳、騎自行車，甚至還可以劃獨木舟。而這一奇跡的發(fā)生全都歸功于他們體內(nèi)的一種可以刺激脊髓神經(jīng)元的植入物。

2月7日《Nature Medicine》上，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)的神經(jīng)科學(xué)家格萊戈瓦爾·考廷(Grégoire Courtin)和他的同事們發(fā)表了一篇文章，講述了首個可以植入人體并通過模擬大腦和脊髓信號控制下半身的植入物。

重獲新生

眾所周知，受到重大傷害而完全斷裂的脊髓是無法傳遞大腦所發(fā)出的電信號的，這些電信號往往是用來控制受傷部位一下的身體活動的。因此一旦脊髓受傷斷裂，就會造成無法逆轉(zhuǎn)的癱瘓。但研究人員發(fā)現(xiàn)脊髓受傷部位以下的運動神經(jīng)元鏈通常保持完整，他們無法正?；顒拥脑蛑皇且驗闊o法接收到大腦的信號控制。因此設(shè)想了一種裝置，可以通過向神經(jīng)元施加電流來恢復(fù)脊髓損傷患者的某些身體活動。

瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員使用磁共振成像和計算機斷層成像來繪制27人脊髓神經(jīng)元的大小和布局圖，并建立了平均脊髓的預(yù)測模型。外科醫(yī)生通過這些模型來決定測試者身上放置電極的位置，然后，研究人員對每個人的電流進行微調(diào)。本次接受測試的是三個脊髓完全斷裂的下半身癱瘓患者，也就是開頭提到的三名癱瘓患者。

一旦植入，每個人都可以控制電刺激的模式，例如，使用按鈕和平板來抬高或降低每條腿。三位參與者在激活植入體后的一天內(nèi)恢復(fù)了一定程度的運動，包括能夠在負重的情況下在跑步機上行走?！白畛醯膸撞搅钊穗y以置信--夢想成真了！”接受治療的人之一米歇爾·羅卡提在采訪中說道。參與者還可以使用該裝置引導(dǎo)他們的肌肉通過預(yù)先編程來進行相關(guān)運動，如騎自行車和蹲姿，并在劃獨木舟時保持身體穩(wěn)定。

新的希望

加州大學(xué)洛杉磯分校的運動生理學(xué)家雷吉·埃杰頓(Reggie Edgerton)正致力于為脊髓損傷患者進行電刺激，他對論文中的細節(jié)水平印象深刻，他說，這種方法很好地整合了定向、定時激活特定神經(jīng)元的“微觀”元素，以及確保整個身體與運動協(xié)調(diào)的“宏觀”尺度。他說：“你不只是用腿走路。

Edgerton的方法是將電極貼在皮膚上，從外部激活脊髓神經(jīng)元，他說這是一種侵入性較小的方案，或者說是受傷患者在可以植入永久的裝置之前的一種權(quán)宜之計。他說，下一個問題是，長時間的刺激是否會幫助運動神經(jīng)元在沒有刺激的情況下生長出正確的連接來進行運動。

明尼蘇達州羅切斯特梅奧診所的物理治療師梅根·吉爾(MeganGill)說：“這真的很令人興奮?！彼苍谘芯考顾钃p傷的電刺激裝置。吉爾指出，雖然受試者在治療后一天沒有完全恢復(fù)“行走”--他們的大部分能夠支撐起自身體重—所以她對這種刺激的效果印象深刻。

同樣在梅奧診所工作的神經(jīng)外科醫(yī)生彼得·格雷恩補充說，該設(shè)備能夠戰(zhàn)略性地刺激各種神經(jīng)元，而不是像以前的設(shè)備那樣持續(xù)地刺激各種神經(jīng)元，這將有助于研究人員理解脊髓信號的動態(tài)。這可以幫助那些失去上半身運動能力的人在未來恢復(fù)運動能力——這是一個復(fù)雜得多的過程。

瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研究團隊說，他們希望可以簡化這項技術(shù)，讓用戶可以通過智能手機來控制它。該團隊獲得了美國食品和藥物管理局的批準，在一項以美國為基礎(chǔ)的臨床試驗中對該系統(tǒng)進行了更多人的測試。研究人員計劃把重點放在最近受傷的人身上，因為對嚙齒類動物的測試表明，動物在受傷后立即開始受到刺激時，往往會恢復(fù)更多的運動。他們還在測試一種大腦植入物，這種植入物可以直接將精神指令傳送到脊髓刺激機器。這個裝置可以恢復(fù)由于脊髓損傷而失去的其他功能，如膀胱控制和性功能。

Edgerton說，這項工作將給許多脊髓損傷的人“帶來新生的希望”。

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