电击可以“唤醒”失去的神经连接，帮助瘫痪的人重新行走

2022-11-29 11:07阅读：

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撰文：尼克莱塔.拉内塞 2022年11月15日

科学家确定了脊髓损伤后，人们恢复行走能力所需的特定神经元。（图片：NEURORESTORE/JIMMY RAVIER）
患有瘫痪性脊髓损伤的人，可以在用电刺激神经的医疗设备的帮助下再次行走。但这些新植入物的设计者并不完全确定，它们是如何随着时间的推移恢复运动功能的——现在，一项新的研究提供了线索。
11月9日发表在《自然》杂志上的一项针对人类和实验小鼠的新研究，指出了一种神经细胞群，这种神经细胞群似乎是脊髓瘫痪后恢复行走能力的关键。通过一次电击，植入物可以打开这些神经元，从而引发一系列事件，其中神经系统的结构发生了变化。研究人员得出结论，这种细胞重塑恢复了大脑和行走所需肌肉之间失去的通讯线路，使一度瘫痪的人能够再次行走。
加利福尼亚州拉荷拉市索尔克生物研究所的首席研究员艾曼·阿齐姆表示，了解被称为硬膜外电刺激（EES）的神经切断系统，如何“重塑脊髓回路，有助于研究人员开发有针对性的技术来恢复行走，并有可能恢复更复杂的运动。”Eiman Azim实验室的博士后Kee Wui 黄

在评论中写道。
九名脊髓损伤患者参与了这项新研究。六名患者大部分或完全无法移动双腿，但四肢仍有一些感觉；其他三名参与者腰部以下没有运动控制或感觉。
九名参与者接受了手术，将电极植入他们在肌肉和骨骼下方的下脊髓顶部，但在包裹神经系统的膜之外。然后，每个参与者接受为期五个月的植入物训练。他们一开始练习站立、行走，并在室内用负重背带进行各种锻炼，最后，他们开始用助行器在室外进行稳定性训练。
研究人员在报告中写道，这些练习是在打开EES植入物的情况下完成的，但最终，9名参与者中的4人，可以在关闭设备的情况下负重行走。
研究小组还发现，当每个参与者都恢复了行走能力时，他们的脊髓的整体活动会随着EES的反应而减少——最初看起来像是神经细胞激活的熊熊烈火，逐渐减弱为阴燃。这暗示了康复和电刺激的结合正在重组神经系统，使得完成相同动作所需的细胞越来越少。
瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）神经科学家兼教授、联合高级作者格雷瓜尔.摩尔蒂那，告诉《自然》杂志，“当你思考这一点时，这并不奇怪，因为在大脑中，当你学习一项任务时，这正是你所看到的——随着你的进步，激活的神经元越来越少”。
该团队使用啮齿动物大小的EES植入物，来研究这种重组是如何在脊髓损伤瘫痪的小鼠中展开的。这些小鼠完成了一个康复过程，与人类参与者类似。在整个过程中，研究人员通过改变他们启动的基因，来追踪他们的神经细胞对治疗的反应。
这项分析揭示了，腰椎脊髓中的一组神经元对治疗反应一致，即使其他神经元变得不那么活跃。在未受伤的小鼠中，阻断这些神经元的活动不会影响它们的行走能力，但在瘫痪的受伤小鼠中，细胞的沉默阻止了它们再次行走。这表明，尽管其他神经细胞可能在恢复过程中发挥自己的作用，但这一特殊群体尤其重要，摩尔蒂那告诉《科学》杂志。
阿齐姆和黄写道：“这些发现与以下观点一致，即在受伤后失去大脑输入的某些类型的脊髓神经元，如果给予适当的刺激和康复组合，可以‘重新唤醒’或重新调整用途，以恢复运动。”。他们说，假设小鼠研究的结果能作用到人类身上，实验可能会为新的和改进的设备奠定基础，这些设备旨在修复受伤后的脊髓。

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