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瘫痪的患者在有针对性的脊髓刺激后再次行走

多年前,三名截瘫患者遭受了颈脊髓损伤,现在有了新的康复方案,结合了针对性的腰椎脊髓电刺激疗法和体重辅助疗法,他们可以借助拐杖或助行器行走。

这项最新的研究称为STIMO(地面上的STImulation Movement Overground),它建立了一个新的治疗框架,以改善脊髓损伤的恢复能力。所有参与该研究的患者均恢复了对已经瘫痪多年的腿部肌肉的自愿控制。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,即使关闭电刺激,神经功能也被证明会在训练后持续存在。由法国洛桑联邦理工学院(EPFL)和瑞士洛桑大学医院(CHUV)领导的STIMO研究发表于2018年11月1日的《自然与自然神经科学》杂志上。

对机制的深刻理解

“我们的发现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。我立即知道我们走了正确的路,” CHUV神经外科医师Jocelyne Bloch补充道,他通过手术将植入物植入患者体内。

“电刺激的确切时机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的神经连接的增长。”

像瑞士表一样精确

这项研究在电刺激脊髓方面达到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,我们在脊髓上植入了一系列电极,这使我们能够针对腿部的各个肌肉群。” Bloch解释说。“电极的选定配置正在激活脊髓的特定区域,模仿大脑为传递步行信号而传递的信号。”

患者面临的挑战是学习如何协调大脑的目标步行与目标电刺激。但这并没有花很长时间。Courtine说:“经过三周的校准,所有三名参与者都能在体重支持下行走,并且在训练的五个月内,自愿的肌肉控制得到了极大的改善。”“人类神经系统对该治疗的反应比我们预期的更为深刻。”

帮助大脑自我帮助

基于这种针对性神经技术的新康复协议通过允许参与者在实验室中长时间地主动训练自然的地面行走能力,而不是被动训练(如外骨骼辅助的踩踏),从而改善了神经功能。

在康复训练中,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,能够免提行走超过一公里。此外,它们没有表现出腿部肌肉疲劳,因此踩踏质量也没有降低。这些较长的高强度训练课程对于触发依赖于活动的可塑性-神经系统重组神经纤维的内在能力-至关重要,即使关闭电刺激,这也可以改善运动功能。

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