EES治疗：让瘫痪者恢复行走能力

脊髓损伤可导致永久瘫痪  

“指挥”行走的神经元位于我们的腰椎脊髓。当我们走路时，大脑会通过脑干发散出的通路发出指令，来激活这些神经元。当脊髓受到严重的损伤时，这个组织精妙的交流系统就会被打乱，从大脑和脑干通向腰椎脊髓的通路也会被中断。

如此一来，即便位于腰椎脊髓的神经元没有直接受到损伤，也会造成瘫痪。从历史上看，由脊髓损伤导致的瘫痪是永久性的、不可逆转的。但令人难以置信的是，现在，这种情况可能将开始改变。

在一篇于近期发表在《自然》杂志的研究中，一个国际研究团队报告称，因脊髓损伤而瘫痪的患者，在控制腿部运动的区域接受了有针对性的硬膜外电刺激（EES）后，能够恢复部分运动功能。他们在9名患者身上证明了这种疗法的有效性，并且还证明了在神经康复过程结束和关闭电刺激后，患者的运动功能也得到了改善。

硬膜外电刺激可“重塑”脊髓  

EES是50多年前发展起来的一种止痛方法，它需要在肌肉和骨骼下，在脊髓硬膜（包裹着神经系统的最外层膜）上方，植入含有多个电极的柔片。电极传递的电流可以激活脊髓附近的神经元，以及出入脊髓的神经元通路。

这种方法已经被证明在脊髓损伤的情况下，可以刺激仍然存活的神经元，改善运动功能。然而，当将这种方法作为治疗瘫痪的手段时，仍然面临一些挑战，比如植入物本身的灵活性和刺激模式，都需得到进一步改善。

在新研究中，研究人员进行了一项临床试验，他们让9名严重瘫痪的患者接受了EES，其中3名完全瘫痪的患者接受的治疗中所使用的是新设计的电极。结果显示，所有患者在刺激过程中，都立即恢复了一部分行走能力；其中4人甚至在EES植入物失效、不再发出电脉冲后，仍能行走。

新研究让9名瘫痪者重新获得部分行走能力。（图/neurorestore.swiss）

在患者接受了5个月的康复治疗后，他们的负重能力有了显著提高，行走能力也有了持续的改善。研究人员推测，EES“重塑”了他们的脊髓，但他们并不清楚，EES治疗是如何导致神经回路重组的。

研究人员试图在走路时的神经元活动中找到证据。他们获取了这些患者在接受治疗前和治疗后的走路时的脊髓神经细胞活动图像，意外地发现在接受了EES治疗后，这些患者的脊柱腰椎区域的整体神经活动出现了减少。这意味着，在帮助改善患者的行走功能的刺激中，可能被激活的只有一小部分特定的神经元。

在小鼠模型中发现关键神经元 

对于神经科学家来说，了解每个神经元在行走时中所扮演的具体角色是至关重要的。为了更好地了解发生了什么，研究人员利用实验室小鼠重复了这项研究。在一些脊髓受损的小鼠身上，他们重现了人类在接受EES治疗时的许多关键特征。

团队利用一种分析基因表达数据的机器学习方法，来识别能对生物刺激作出反应的细胞类型。通过这种方法，他们精确定位了在整个治疗过程的不同阶段中，哪些神经元是小鼠脊髓中最重要的，以及其中有哪些基因被激活了。

在电刺激下作出明显反应的神经元。（图/neurorestore.swiss）

他们发现了一种在急性和慢性电刺激下，都表现出明显反应的神经元。这些神经元是脊椎动物的脑干和脊髓中的V2a神经元的一种亚群，与运动和肢体活动等方面息息相关。

在小鼠身上进行了一系列实验后，研究人员发现这类特定的神经元具有一种惊人特性：在脊髓受损后，即使没有经过EES治疗，仅仅激活这些神经元，也能帮助改善患者的行走功能。这些神经元对健康小鼠的行走来说并不必需；但对受到了脊髓损伤的小鼠在恢复运动功能时却必不可少。

向完全恢复行走迈出重要一步  

这样的实验结果表明，在脊髓受损后，某些类型的脊髓神经元会失去与大脑“交流”的能力，但如果给予适当的刺激将它们“重新唤醒”，就有望帮助患者恢复运动功能。

这项研究让科学家对脊髓神经元的重组过程有了新的认识。通过发现这些对恢复瘫痪患者行走能力至关重要的神经元，新研究为给更多瘫患者提供有针对性的治疗、恢复行走能力带来了希望。它表明，我们现在可以通过操纵这些神经元来再生脊髓。

尽管距离完全恢复瘫痪者的行动能力仍有很长的一段路要走，许多挑战仍然存在，但这项研究中所涉及的一些新技术将可以作为引导未来的关于运动恢复的研究的有效工具。这种生物学上的理解，将会是实现运动功能完全恢复的重要一步。

#创作团队：

撰文：糖兽

排版：雯雯

#参考来源：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05385-7

https://www.science.org/content/article/study-pinpoints-neurons-may-help-paralyzed-people-walk-again

https://www.nature.com/articles/d41586-022-02234-5

https://futurism.com/neoscope/implant-walk-spinal-paralysis-why

https://medicalxpress.com/news/2022-11-scientists-neurons-paralysis.html

#图片来源：

封面图 & 首图：Pixabay

来源：原理 2022-11-22

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