近日有報(bào)道稱，三個(gè)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(dú)木舟。而這一奇跡的發(fā)生全都?xì)w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(gè)可以植入人體并通過模擬大腦和脊髓信號(hào)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(hào)的，這些電信號(hào)往往是用來控制受傷部位一下的身體活動(dòng)的。因此一旦脊髓受傷斷裂，就會(huì)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(yùn)動(dòng)神經(jīng)元鏈通常保持完整，他們無法正?；顒?dòng)的原因只是因?yàn)闊o法接收到大腦的信號(hào)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(dòng)。

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(jì)算機(jī)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(cè)模型。外科醫(yī)生通過這些模型來決定測(cè)試者身上放置電極的位置，然后，研究人員對(duì)每個(gè)人的電流進(jìn)行微調(diào)。本次接受測(cè)試的是三個(gè)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(gè)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(yùn)動(dòng)，包括能夠在負(fù)重的情況下在跑步機(jī)上行走?！白畛醯膸撞搅钊穗y以置信--夢(mèng)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(jìn)行相關(guān)運(yùn)動(dòng)，如騎自行車和蹲姿，并在劃獨(dú)木舟時(shí)保持身體穩(wěn)定。

新的希望

加州大學(xué)洛杉磯分校的運(yùn)動(dòng)生理學(xué)家雷吉·埃杰頓(Reggie Edgerton)正致力于為脊髓損傷患者進(jìn)行電刺激，他對(duì)論文中的細(xì)節(jié)水平印象深刻，他說，這種方法很好地整合了定向、定時(shí)激活特定神經(jīng)元的“微觀”元素，以及確保整個(gè)身體與運(yùn)動(dòng)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(jì)。他說，下一個(gè)問題是，長時(shí)間的刺激是否會(huì)幫助運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元在沒有刺激的情況下生長出正確的連接來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

明尼蘇達(dá)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(duì)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(bǔ)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(hào)的動(dòng)態(tài)。這可以幫助那些失去上半身運(yùn)動(dòng)能力的人在未來恢復(fù)運(yùn)動(dòng)能力——這是一個(gè)復(fù)雜得多的過程。

瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)說，他們希望可以簡(jiǎn)化這項(xiàng)技術(shù)，讓用戶可以通過智能手機(jī)來控制它。該團(tuán)隊(duì)獲得了美國食品和藥物管理局的批準(zhǔn)，在一項(xiàng)以美國為基礎(chǔ)的臨床試驗(yàn)中對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了更多人的測(cè)試。研究人員計(jì)劃把重點(diǎn)放在最近受傷的人身上，因?yàn)閷?duì)嚙齒類動(dòng)物的測(cè)試表明，動(dòng)物在受傷后立即開始受到刺激時(shí)，往往會(huì)恢復(fù)更多的運(yùn)動(dòng)。他們還在測(cè)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(jī)器。這個(gè)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(xiàng)工作將給許多脊髓損傷的人“帶來新生的希望”。

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