讓意念化為行動：電刺激技術助癱瘓患者重新控制肌肉
來源：Nature自然科研
但研究人員告誡說，該技術尚處於早期階段，且僅在具有殘餘運動功能的人群中得到驗證。
三名脊髓損傷患者在電刺激的幫助下恢復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，現在已能在外力幫助下活動。
David（如合成圖像所示）是受益於電刺激治療的三位受試人員之一。
「這是一個巨大的進步。」華盛頓大學的康復醫學研究員Chet Moritz說，他並未參與這項研究。
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的。即便刺激終了，也會繼續得到改善。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尚處於早期階段，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。
上述研究發表在10月31日的《自然》期刊上。
經過電刺激聯合理療，David已經可以在外力協助下行走。
Moritz表示，這對於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過電刺激後脊髓損傷患者恢復了行走能力。
在9月24日發表的一篇論文中，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，經過43周的訓練和電刺激後，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的脊髓研究人員Claudia Angeli及其同事報道，經過15周和85周的訓練後，接受連續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。
但領導最新這項研究的瑞士聯邦理工學院的神經科學家GrégoireCourtine表示，其團隊的精準定時刺激可能比連續刺激效果更好。連續電刺激可能會阻斷從腿部傳回大腦的部分殘餘信號。
被切斷的大腦與脊髓聯繫
脊髓損傷割斷了大腦和脊髓神經元之間的聯繫，造成損傷平面以下的軀體的運動和感覺缺失，有時甚至會導致癱瘓。
在大多數情況下，大腦和損傷後脊髓中的運動神經元之間仍然存在一些聯繫，但這些聯繫不足以讓人繼續行走。
Courtine的團隊利用電刺激為這些運動神經元提供額外刺激，增強了神經元從與大腦殘存連接中接收到的信號。
研究小組研究電刺激是否能幫助患者恢復行走。
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域。
然後他們在三名受試者體內植入電刺激器，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。根據之前研究出的參與行走的脊髓區域，該團隊設計了一系列電脈衝，在正確的時間和位置刺激脊髓以促進運動發生。
將意念化為行動
這種電刺激本身並不產生運動——只有在研究受試者試圖自己做動作時才能發揮作用。 「電刺激可以看做是一個放大器。」Courtine說，「並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。」
Courtine說，僅兩天之後，患者就逐步適應了這種電刺激。一周之內，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。
經過五個月的復健和電刺激，受試者的狀況得到了進一步的改善：最終，即使外部刺激已經終止，研究人員也能觀察到受試者運動能力的持續改善。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藉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，現如今已可以在平躺時移動自己癱瘓的腿。
Moritz說，研究結果表明電刺激加強了大腦與脊髓神經元之間的聯繫，他就這項研究，在《自然-神經科學》上撰寫了一篇新聞與觀點文章。他說，神經科學的一個基本原則是「協同放電的細胞必將連接在一起」，這麼說來，放大大腦和脊髓神經元之間的相互作用能夠增強兩者的聯繫也就說得通了。
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，致力於向神經系統疾病患者普及最新的神經學技術。
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。
美國凱斯西儲大學脊髓損傷臨床研究員Kim Anderson補充說，這項技術可能並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，而大多數脊髓損傷患者受的是「完全的運動」損傷，因此沒有殘餘運動能力。
Courtine的團隊還開發了一些技術，使受試者在實驗室外也能使用硬膜外電刺激。 這些技術包括觸發刺激的可穿戴感測器以及可以在語音控制手錶上運行的應用程序，允許用戶準確選擇所需的刺激形式。
Courtine表示，這些設備仍處於開發階段，但受試者在行走，甚至騎臂-腿共驅三輪車過程中都使用了它們。Courtine說，在接下來的三年里，他的目標是優化電刺激技術並驗證其安全性和有效性。
倫敦帝國理工學院的神經學家Simone Di Giovanni樂觀地認為，電刺激技術有朝一日可以得到更廣泛的應用。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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