當前熱訊：Nature重磅：是什么讓癱瘓者重新行走？科學家有了新發現

來源：36kr時間：2022-11-10 18:53:04

癱瘓，是指隨意運動功能的降低或喪失。癱瘓的原因，一般是神經系統受損，尤其是脊髓出現損傷。然而，只要大腦和受損脊髓中的運動神經元之間還能建立聯系，借助一定的科學方法，癱瘓者就有希望重新獲得行走能力。以往案例證明，對脊髓進行電刺激治療，比如諸如硬膜外電刺激（EES）療法，可以有效幫助癱瘓人士恢復行走能力。但是，這種療法背后的潛在機制尚不明確。

（來源：Pixabay）

如今，科學家們終于有了新發現——神經科學家、洛桑聯邦理工學院教授 Grégoire Courtine 團隊及其合作者成功鑒定出了促進癱瘓后康復的神經元。這一發現增加了人們對癱瘓后如何恢復移動能力的認知。

(資料圖)

圖｜正在生長的神經元。

相關研究論文以“The neurons that restore walking after paralysis”為題，于今日發表在權威科學期刊 Nature 上。

重塑脊髓神經元

脊髓，是源自大腦的中樞神經系統延伸部分，位于脊柱的椎管內且被脊椎保護，主要負責軀干和四肢的反射動作，以及傳輸大腦與外周之間的神經信息。一旦脊髓損傷，大腦和脊髓神經元之間的聯系就會被動中斷，輕者造成機體的部分感覺喪失，重者則導致半身不遂、四肢癱瘓，甚至全身癱瘓。因此，發現治療癱瘓的新方法和理解其背后的潛在機制，是科學家們未來幫助癱瘓者更好地活動甚至完全康復的重要研究課題。在大多數情況下，大腦和受損脊髓中的運動神經元之間仍然留有一些聯系，但這些微小的聯系可能不足以讓癱瘓者重新行走，而來自機體外部的刺激卻有可能為大腦和脊髓重新“牽線搭橋”。早在 2018 年，Courtine 團隊就通過電刺激療法幫助 3 名脊髓損傷患者恢復了腿部肌肉控制，并改善了他們的行走。在此次工作中，9 名因脊髓損傷導致重度癱瘓或全癱的患者入組接受了 EES 治療，在治療期間立即恢復或提高了行走能力，而且在經過 5 個月的 EES 治療和康復后，其移動能力得到了進一步的改善。

更進一步，Courtine 等人試圖探究電刺激是否可以恢復某一個或多個特定的神經元，而且這些神經元是否在幫助癱瘓者重新行走的過程中必不可少。

為此，Courtine 等人建立了一個小鼠模型，該模型復制了人類 EES 神經康復的關鍵特征。此外，他們還為小鼠脊髓的不同神經元構建了一個基因表達單細胞圖譜。通過將上述模型與分子圖譜相結合，他們鑒定出了一類特定的興奮性神經元，這類神經元對于脊髓損傷后恢復行走能力十分重要，但對于沒有脊髓損傷個體的行走能力并非必要。但是，研究團隊也指出，大腦和脊髓的其他神經元也能促進行走能力的恢復，因此仍需開展進一步研究。在一篇同期發表的評論文章中，索爾克生物研究所分子神經生物學實驗室副教授 Eiman Azim 和博士后研究員 Kee Wui Huang 評價道，這一發現可以幫助人們進一步理解 EES 的康復機制，但脊髓是如何重組的全過程還有待研究。此外，他們也表示，盡管存在挑戰，增強神經康復方法的發展，以及用于訪問神經系統中特定細胞類型的工具的快速增長，使脊髓損傷的靶向、基于電路的治療前景看起來更加有希望。

昆士蘭大學生物醫學學院副教授、神經學家 Marc Ruitenberg 表示，步行通常不是癱瘓者首先考慮的問題，膀胱控制、腸道控制和性功能的喪失會對癱瘓者的生活質量產生更大的影響。“看看這些功能是否也可以通過這項技術得到改進，這將是非常有趣的”。

脊髓損傷不容小覷

脊髓損傷可能是由椎骨、韌帶或椎間盤或脊髓本身損傷引起。創傷性脊髓損傷可能是由突發的暴力撞擊脊柱導致一個或多個椎骨骨折、移位、壓碎或壓縮引起，比如交通事故、砸傷、摔傷、運動性損傷，以及地震、礦難等災難；而非創傷性脊髓損傷可能由關節炎、癌癥、炎癥、感染或脊柱椎間盤退化引起。脊髓損傷的患者，不僅會喪失行動能力，還會喪失對腸道或膀胱的控制能力，出現感覺喪失或改變（包括感覺熱、冷的能力和觸覺功能），過度反射活動或痙攣，以及脊髓神經纖維受損引起的疼痛或強烈的刺痛感等。由脊髓損傷導致的癱瘓使得不幸者日常生活都難以自理，給家庭造成巨大負擔。來自 Mayo Clinic 的數據顯示，在美國，發生脊髓損傷最常見的原因包括：

機動車事故：汽車和摩托車事故是造成脊髓損傷的主要原因，幾乎約占每年新增脊髓損傷病例的一半；

跌倒：65 歲以后出現的脊髓損傷通常是由于跌倒所致；

暴力行為：約 12% 的脊髓損傷是由暴力遭遇造成的；

因運動和休閑活動而受傷：體育活動，比如沖擊運動和在淺水區跳水，占比約為 10%；

疾?。喊┌Y、關節炎、骨質疏松癥和脊髓發炎也可能導致脊髓損傷。

因此，安全駕駛、防止跌倒、運動前做好防護措施等都可以降低脊髓損傷的風險。學術菌們，保護好你們的脊髓～

參考資料：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05385-7

https://www.nature.com/articles/d41586-022-02234-5

https://www.nature.com/articles/d41586-022-03605-8

https://www.nature.com/articles/s41593-018-0262-6

https://en.wikipedia.org/wiki/Spinal_cord