大脑和神经刺激可以恢复运动吗

哥伦比亚大学 Vagelos 内科和外科医生学院开发的一种神经刺激疗法在动物研究中显示出前景，并可能最终让脊髓损伤患者恢复手臂功能。

“刺激技术针对的是因受伤而幸免的神经系统连接，”领导这项研究的哥伦比亚大学神经学家和纽约长老会医学博士Jason Carmel说，“使它们能够接管一些失去的功能。”

研究结果于 12 月发表在《 大脑》杂志上。

为瘫痪患者开发治疗方法的个人探索

1999 年，当卡梅尔在哥伦比亚大学读二年级医学生时，他的同卵双胞胎兄弟脊髓受伤，导致胸部以下瘫痪并限制了双手的使用。

那天，卡梅尔的生活也发生了变化。他哥哥的受伤最终导致卡梅尔成为一名神经学家和神经科学家，其目标是开发新的治疗方法来恢复瘫痪患者的运动能力。

近年来，一些备受瞩目的脊髓电刺激研究让一些不完全瘫痪的人重新开始站立和行走。

Carmel 的方法有所不同，因为它针对的是手臂和手，并且因为它将大脑和脊髓刺激配对，首先对大脑进行电刺激，然后对脊髓进行刺激。“当这两个信号在脊髓水平汇聚时，彼此相差大约 10 毫秒，我们会得到最强烈的效果，”他说，“而且这种组合似乎能够使脊髓中的其余连接获得控制。 ”

在他的最新研究中，卡梅尔在患有中度脊髓损伤的老鼠身上测试了他的技术——称为脊髓相关可塑性 (SCAP)。受伤十天后，大鼠被随机分配接受持续 10 天的 30 分钟 SCAP 或假刺激。在研究期结束时，与对照组相比，手臂接受 SCAP 治疗的大鼠在处理食物方面明显更好，并且反射能力接近正常。

“只要被测量，功能和生理的改善就会持续，最多 50 天，”卡梅尔说。

研究结果表明，SCAP 导致突触(神经元之间的连接)或神经元本身发生持久变化。“配对信号本质上模仿了正常的感觉运动整合，需要结合在一起才能进行熟练的运动，”卡梅尔说。

从老鼠到人

如果同样的技术适用于脊髓损伤患者，患者可以重获他们在损伤中失去的其他东西：独立性。许多脊髓刺激研究都集中在步行上，但“如果你问患有颈椎脊髓损伤的人，他们想要恢复什么样的运动，他们会说手和手臂功能，”卡梅尔说。“手和手臂功能让人们更加独立，比如从床上移动到轮椅上，或者自己穿衣和吃饭。”

Carmel 目前正在哥伦比亚大学、威尔康奈尔大学和 VA 布朗克斯医疗系统的脊髓损伤患者身上测试 SCAP，该临床试验由国家神经疾病和中风研究所赞助。刺激将在有临床指征的手术期间或无创地进行，使用大脑的磁刺激和颈部前后皮肤的刺激。这两种技术都在临床环境中常规执行，并且已知是安全的。

在试验中，研究人员希望更多地了解 SCAP 的工作原理以及信号的时间和强度如何影响手指和手的运动反应。这将为未来的试验奠定基础，以测试该技术有意义地改善手和手臂功能的能力。

展望未来，研究人员认为该方法可用于改善下半身麻痹患者的运动和感觉。

与此同时，杰森卡梅尔的双胞胎正在工作、结婚并抚养自己的双胞胎。“他的生活很充实，但我希望我们能为他和其他遭受类似伤害的人恢复更多功能，”卡梅尔说。