脊髓受伤可能会使人衰弱，因为它们会破坏从大脑到下肢的信号，导致部分或完全瘫痪。但最近的一项发展显示，通过硬膜外电刺激，有望帮助患者恢复一些活动能力。

近日，瑞士联邦理工大学研究团队在《Nature》上发表了研究论文，该团队揭示这种治疗进展背后的神经生物学机制。研究人员描绘了脊髓损伤小鼠从瘫痪状态恢复过程中的详细分子图谱，然后利用该分子图谱确定对脊髓损伤运动恢复具有关键作用的一种细胞类型。最终确定了对脊髓损伤运动恢复具有关键作用的细胞。

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

临床试验

研究团队开展了一项临床试验，对 9 名严重或完全瘫痪的患者开展了电刺激疗法，其中 3名参与者（均为完全瘫痪）接受了新设计的 EES 治疗。在 EES 刺激过程中，所有患者均在机器人支持下立即恢复了部分行走能力。在五个月的 EES 治疗康复后，大多数伤者的负重能力也有了相当大的提高，并且其行走能力也出现了持续的改善。

然而，目前尚不清楚 EES 治疗是如何导致神经回路重组，从而使未受损神经元助力恢复运动的。理解 EES 如何重塑脊髓回路可以帮助研究人员开发更有针对性的技术，来帮助伤者恢复行走并有可能使其恢复更复杂的动作。

Vsx2神经元重组以恢复行走

此外，研究团队开发了一种分析基因表达数据的机器学习方法，用于识别对生物刺激有反应的细胞类型。他们利用这个工具精确定位了腰脊髓中的一种特定类型的兴奋性神经元。为了确定这种神经元是否促进了行走能力的恢复，研究人员在小鼠身上进行了一系列实验，来检查沉默或激活这些细胞的效果。他们发现脊髓损伤后，沉默这些神经元会损害由 EES 介导的行走恢复，而激活这些神经元（即使没有EES治疗）也能改善小鼠的行走。即如果给予适当的刺激并与运动康复训练结合，某些类型的脊髓神经元在受伤后即使失去了来自大脑的信号输入，它们仍然可以被“重新唤醒”，而其重新利用将有助于恢复伤者的运动能力。

这一发现表明科学家们首次能够可视化患者在行走时的脊髓活动。在脊髓刺激过程中，神经元活动实际上在行走过程中减少。

脊髓的3D分子制图

科学家们假设这是因为神经元活动选择性地指向恢复运动功能。为了验证他们的假设，研究小组开发了先进的分子技术。他们建立了第一个脊髓的3D分子制图，从而能在神经元水平上以增强的粒度观察恢复过程。由于他们的高度精确的模型，科学家们发现脊髓刺激激活了Vsx2神经元，并且随着重组过程的展开，这些神经元变得越来越重要。

另外，在这些神经元的上游还存在着另一个核心问题。脊髓损伤通常会破坏一些从大脑到脊髓的神经通路，导致它们之间的连接方式发生重新组织。如果 EES 治疗改变了 V2a 神经元从大脑接收到的信号，那么识别和调节这些下行通路或许也可能为运动恢复治疗提供另一种途径。

研究团队从临床人类的PET研究到临床前小鼠研究，证明了这类神经元在瘫痪后重获行走能力的关键作用，并解析对生物干扰进行优先反应的细胞类型及其空间分布特征的方法，有助于识别介导复杂行为的关键神经元。尽管仍然存在很多挑战，但研究团队建立的详细分子图谱和测序方法，都将作为一种富有价值的研究资源，指导未来运动恢复基础回路的研究。加快神经恢复的方法学发展，以及建立新的用于控制神经系统特定细胞类型的工具，会让脊髓损伤的靶向和基于神经回路的治疗。展现出更加光明的前景。

来源 | 健康界

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