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脊柱刺激新技术:在损伤段上方与下方同时电刺激,恢复腿部运动与感觉功能

脊髓损伤造成的影响复杂而多方面。患者不仅失去控制肢体运动的能力,也失去了从肢体接收感觉反馈的能力。这两者对于产生流畅、适应性强的步态都至关重要。

一项发表在《自然-神经科学》上的临床研究发现,一种涉及在损伤上方和下方同时植入电极的新型脊柱刺激方案,在恢复瘫痪患者的腿部运动能力和触觉感知方面取得了前所未有的效果。这项正在进行的由路易斯维尔大学和梅奥诊所领导的首个人体临床试验,标志着脊髓刺激疗法从“仅能恢复运动”迈向了“运动-感觉联合恢复”的新阶段。

一、传统刺激方法

传统的脊柱硬膜外电刺激通过模拟大脑向脊髓运动神经元发送的“让我们行走”的命令,以激活位于损伤下方的脊髓回路。然而,这种方法忽略了重建身体向大脑传递感觉反馈的关键问题。没有感觉,患者就无法判断脚跟是否已经着地,也无法在行走过程中微调肌肉收缩的力量,导致步态僵硬、缓慢。

该研究团队创新性地在脊柱损伤上方另外放置了一根电极。经电刺激激活了从脊髓向大脑传递信号的上行感觉通路。当患者的腿在行走过程中弯曲或伸展时,植入损伤上方的电极阵列捕捉到了来自腿部的神经信号。研究小组在试验中实时解码这些信号,并将其转换为向大脑感知皮层传递的、可读的感觉输入。

二、双重作用

经过数周的康复训练,所有五名慢性、完全性运动麻痹的参与者都恢复了在没有扶手的情况下行走的能力——这是传统刺激方法已取得的成就。

然而,独特之处在于,参与者在新型刺激模式下,能够实时报告脚趾的触感(“感觉像是有人用手指按在我的大脚趾上”),并且能主动调整步伐以越过障碍物。这种感觉的恢复是闭环式的:刺激损伤上方的电极使大脑“听到”了肌肉的动静,大脑随即向腿部肌肉发出修正命令,而损伤下方的电极则确保该命令能够被执行。当研究人员关闭损伤上方的刺激时,感觉反馈立即消失,步态重新变得蹒跚。

三、新机制

损伤上方的刺激增强脊髓上行通路信号的传导,同时修复了因缺乏输入而导致的功能性去传入的脊髓网络。损伤下方的刺激则充当了“运动放大器”,弥补了因阻断而丢失的皮质脊髓束信号的不足。

该试验目前正在招募更多参与者,以确定最佳刺激参数,并进行一项交叉临床试验,直接比较“单电极”(仅损伤下方)与“双电极”(损伤上下方)刺激的疗效。这项发现也为“数字化脊髓”的开发提供了新的蓝图——未来,可植入的微芯片不仅发送指令,还接收感觉信号,从而创建一个真正的双向神经假体。

*来源:路易斯维尔大学、梅奥诊所,《自然-神经科学》,2026年3月11日*

(责任编辑:泉水)