可控電刺激讓癱瘓者再行走

得益于一種刺激脊髓神經(jīng)元的植入物，3個曾因脊髓完全損傷而癱瘓的人可以走路、游泳、踩自行車踏板甚至劃獨木舟。

在2022年2月7日發(fā)表于《自然—醫(yī)學(xué)》的一篇論文中，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院神經(jīng)科學(xué)家Grégoire Courtine和同事描述了這一專門設(shè)計的植入物。該植入物通過模仿下半身通常從大腦和上脊髓接收的信號來控制人體運動。

完全切斷的脊髓會破壞大腦發(fā)出的電信號(電信號告訴受傷部位以下的身體部位如何保持平衡和移動)，往往導(dǎo)致不可逆的癱瘓。然而，斷裂下方的運動神經(jīng)元鏈通常是完整的。一些研究小組通過改造向神經(jīng)元施加電流從而阻斷慢性疼痛的裝置，已經(jīng)能夠恢復(fù)脊髓損傷患者的一些運動能力。

Courtine研究小組利用磁共振成像和計算機斷層掃描技術(shù)，繪制了27個人的脊髓神經(jīng)元大小和布局圖，并創(chuàng)建了一個脊髓預(yù)測模型。這有助于向外科醫(yī)生展示在受者身上放置植入物電極的位置。然后，研究人員對每個個體的電流進行了微調(diào)。包括洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院神經(jīng)外科醫(yī)生Jocelyne Bloch在內(nèi)的一個團隊將該設(shè)備植入了3個脊髓完全被切斷、下半身癱瘓的人體內(nèi)。

一旦植入物被放置在正確的位置，每個人都可以控制電刺激的模式。3名參與者在植入物激活后的一天內(nèi)均恢復(fù)了一定程度的運動能力，包括在支撐體重的情況下在跑步機上行走。使用該設(shè)備引導(dǎo)肌肉進行預(yù)定的運動，參與者還可以踩自行車踏板、蹲坐，并在劃獨木舟時保持身體穩(wěn)定。

美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校運動生理學(xué)家Reggie Edgerton對論文中的細節(jié)印象深刻。他表示，這種方法很好地整合了定向、定時激活特定神經(jīng)元的“微觀”元素，以及確保整個身體與運動協(xié)調(diào)一致的“宏觀”尺度。

Edgerton說，下一個問題是，長時間的刺激是否有助于運動神經(jīng)元形成正確的連接，以便在沒有刺激的情況下進行運動。

梅奧醫(yī)學(xué)中心神經(jīng)外科醫(yī)生Peter Grahn補充說，該設(shè)備不像以前的設(shè)備那樣連續(xù)不斷地刺激神經(jīng)元，而是有策略地進行刺激，這將有助于研究人員了解脊髓信號的動態(tài)變化。

Courtine和團隊希望簡化這項技術(shù)，這樣用戶就可以通過智能手機進行操作。該團隊已經(jīng)獲得了美國食品藥品監(jiān)督管理局的批準，通過美國的一項臨床試驗在更多人身上測試該方法。