三名癱瘓患者通過神經電刺激，恢復行走

10 月 31 日，頂級期刊 Nature 雜誌發表了一項重磅研究，來自瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）的研究團隊，通過有針對性的神經電刺激技術，幫助三名脊髓損傷患者恢復了對腿部肌肉的控制，改善了患者的行走康復。

沒有參與這項研究的美國華盛頓大學康復醫學研究員 Chet Morit 評價說：「這是一個巨大的進步。」

圖 | 經神經電刺激和康復治療，David 實現輔助下行走（來源：EPFL Hillary Sanctuary）

脊髓損傷會破壞大腦和脊髓神經元之間的聯繫，損傷以下的身體區域運動和感覺功能會發生缺陷甚至喪失，從而導致癱瘓。引起癱瘓的常見因素包括顱腦外傷、腫瘤、炎症、腦血管病、中毒以及某些內科疾病。

在大多數情況下，一些癱瘓患者的大腦和損傷後脊髓中的運動神經元之間仍然存在一些連接。雖然已經不能正常行走，但這些患者仍具備一些簡單的移動能力。

一直以來，科學家們就希望通過神經電刺激，恢復這些患者的運動神經元信號連接，從而實現患者的行走康復。

在今年 9 月份，梅奧診所物理醫學與康復系的研究人員在 Nature Medicine 上就發表文章，通過 43 周的神經電刺激和康復訓練，幫助一位脊髓損傷部位以下完全癱瘓的患者恢復了行走。

同樣是在 9 月份，路易斯維爾大學的研究人員在 NEJM 發表文章，報告了他們通過持續硬膜外刺激，幫助 2 位患者實現了器具輔助下行走。

但是本次研究論文的通訊作者，瑞士聯邦理工學院的神經科學家 Grégoire Courtine 表示，他們團隊採用的精準定向定時的電刺激技術，比持續硬膜外刺激要更有效，因為連續刺激可能會阻止從腿部傳回大腦的一些殘餘信號。

圖丨研究人員在對神經電刺激進行研究（來源：EPFL Hillary Sanctuary）

為了更好地通過電刺激增強剩餘運動神經元與大腦之間的信號，研究人員首先對人體運動神經元進行了更深的研究，他們確定了人體常規運動，比如彎曲髖部或伸展踝部，所涉及的脊髓區域。

然後研究人員在 3 位患者體內植入電刺激器。這 3 位患者均發生了脊髓損傷，但腿部的運動損傷程度不同。由於確定了脊髓參與行走的部位，研究人員得以通過編程一系列電脈衝，在正確的時間和位置，對脊髓目標區域進行刺激。

其實這種外在的神經電刺激，本身並不會導致機體運動，電刺激更多的是增強了患者本身試圖運動的神經信號。Courtine 對此就說：「並不是說我們控制了腿部，而是必須病人他們這樣做。」

研究人員表示，受試者們在 2 天后逐漸適應了電刺激的治療，並在一周時就實現了運動設備輔助下一定程度的行走。這 3 位受試者中，有一位以前完全喪失了腿部活動，另一位是左腿完全癱瘓，而第三位腿部運動能力稍強，但在試圖行走時無法自主抬腿。

圖 | 硬膜外電刺激技術原理（來源：Nature）

經過五個多月的康復訓練和電刺激治療，參與者的恢復效果得到了進一步提升。重要的是，即使在刺激治療停止後，所有參與者仍保持肌肉運動的一些改善，兩名參與者能夠用拐杖獨立行走，受傷最嚴重的那位可以在躺下時移動先前癱瘓的腿。

在 Nature Neuroscience 發表的一篇評論文章中，Moritz 評價道，研究結果表明神經電刺激的確加強了大腦和脊髓神經元之間的聯繫。

同時 Moritz 說道，在神經系統科學中有一個基本假設，即「一起激活的細胞會連在一起（cells that fire together will wire together）」，所以，增強大腦和脊髓神經元之間的相互作用，能夠進一步加強這些聯繫，是有道理的。

此外，研究團隊還開發了一些設備，使參與者能夠在實驗室外使用硬膜外電刺激，包括觸發刺激的可穿戴感測器，以及在語音控制手錶上運行的應用程序，並且可以實現用戶選擇所需的精確刺激形式。

圖 | 受試者在電刺激治療後通過設備輔助行走（來源：EPFL Hillary Sanctuary）

但要說明的是，這種稱為硬膜外電刺激的技術尚處於早期階段，且目前為止只有那些在脊髓受傷後仍保持一定程度運動功能的人才能實現預期效果。

Courtine 表示，這些設備仍處於開發階段，但參與者已經能夠使用它們後在輔助設備的幫助下恢復行走。在接下來的三年里，他的目標是優化技術並驗證其安全性和有效性。

對於這項最新進展，一些相關人士也發表了不同的看法。

佛羅里達州一家旨在對有神經系統疾病患者進行神經技術教育的非營利組織負責人 Jennifer French 表示這是一項令人興奮的成果，但她也指出，患者仍需要設備輔助才能四處走動。

俄亥俄州凱斯西儲大學脊髓損傷臨床研究員 Kim Anderson 補充說，這項技術可能無法幫助每個癱瘓的人。這幾位研究參與者其實都還保留了一定程度的運動功能，而大多數患有脊髓損傷的人具有「運動完全喪失」的損傷，沒有運動能力。

而英國帝國理工學院的神經學家 Simone Di Giovanni 則樂觀地認為，雖然目前尚不清楚它對嚴重受傷人群的效果如何，但這項技術有朝一日會得到更廣泛的應用。

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