有针对性的神经技术可以恢复脊髓损伤患者的行走

许多年前患有颈脊髓损伤的三名截瘫患者现在能够借助拐杖或助行器行走，这要归功于新的康复方案，该方案结合了针对腰脊髓的有针对性的电刺激和体重辅助治疗。

这项名为STIMO(STImulation Movement Overground)的最新研究建立了一种新的治疗框架，以改善脊髓损伤的恢复。参与该研究的所有患者恢复了对已经瘫痪多年的腿部肌肉的自主控制。与最近在美国发表的关于类似概念的两项独立研究的结果不同，即使电刺激被关闭，神经功能也会持续超出训练期。由瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)和瑞士洛桑大学医院(CHUV)领导的STIMO研究发表在2018年11月1日的“自然与自然神经科学”杂志上。

“我们的研究结果基于对我们通过多年动物模型研究获得的潜在机制的深刻理解。因此我们能够实时模拟大脑如何自然激活脊髓，”EPFL神经科学家GrégoireCourtine说。

“所有患者都可以在一周内使用体重支持行走。我立即知道我们是在正确的道路上，”CHUV神经外科医生Jocelyne Bloch补充说，他将手术植入患者体内。“电刺激的确切时间和位置对于患者产生预期运动的能力至关重要。正是这种时空巧合触发了新神经连接的增长，”Courtine说。

该研究在电刺激脊髓方面实现了前所未有的精确度。“目标刺激必须与瑞士手表一样精确。在我们的方法中，我们在脊髓上植入一系列电极，这样我们就可以针对腿部的各个肌肉群，”Bloch解释道。“选择的电极配置可激活脊髓的特定区域，模仿大脑传递的信号以产生行走。”患者面临的挑战是学习如何协调他们的大脑与目标电刺激一起行走的意图。但这并不需要很长时间。“只有一周的校准后，所有三名研究参与者都能够通过体重支持行走，并且在训练后的五个月内，随意肌肉控制得到了极大的改善，”Courtine说。“人类神经系统对治疗的反应比我们预期的更为深远。”

帮助大脑帮助自己

基于这种有针对性的神经技术的新康复方案通过允许参与者在实验室中长时间主动训练自然地上行走能力而导致改善神经功能，而不是像外骨骼辅助踩踏这样的被动训练。

在康复训练期间，三名参与者在有针对性的电刺激和智能体重支持系统的帮助下，能够在超过一公里的范围内免提走路。而且，它们没有表现出腿部肌肉疲劳，因此踩踏质量没有下降。这些更长，更高强度的训练对于触发依赖活动的可塑性至关重要 - 神经系统重新组织神经纤维的内在能力 - 即使在电刺激关闭时也能改善运动功能。以前使用更多经验方法的研究，例如连续电刺激方案，已经表明，选择性的几个截瘫患者确实可以在助行器和电刺激的帮助下采取步骤，但只能在短距离内并且只要刺激开始。一旦关闭刺激，患者立即恢复到先前的瘫痪状态并且不再能够激活腿部运动。

下一步

由Courtine和Bloch联合创办的初创公司GTX medical将利用这些研究结果开发出量身定制的神经科技，旨在将这种康复模式转变为各地医院和诊所的治疗方案。“我们正在建造下一代神经技术，这种神经技术也将在伤后很早就进行测试，当时恢复的可能性很高，神经肌肉系统尚未经历慢性瘫痪后的萎缩。我们的目标是开发一种广泛可用的治疗方法。 ，“Courtine补充道。

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