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希望为脊髓损伤的患者生长

严重脊髓损伤(SCIs)——通常被临床医生称为完全损伤——是指大脑没有可读的信号到达创伤下的脊髓,导致完全瘫痪。这种严重受伤的病人恢复活动的可能性曾一度被认为是如此遥远,以至于康复治疗传统上被认为是浪费时间。

然而,在一些不同严重程度的患者中,运动能力正在恢复。这些病人都没有恢复全部运动功能,但考虑到这一点任何先前已经考虑过恢复不可能的,这是非凡的。这些运动,从有目的的(步行)到自主的(血压、膀胱控制和性功能)都在发生,尽管控制它们的神经系统发生了灾难性的崩溃。

在路易斯维尔大学肯塔基脊髓损伤研究中心进行的一项研究的两个瘫痪参与者恢复了与辅助设备走路的能力。

在路易斯维尔大学肯塔基脊髓损伤研究中心进行的一项研究的两个瘫痪参与者恢复了与辅助设备走路的能力。

科学家们所说的突破是认识到脊髓不仅仅是导管 - 大脑杰克进入将消息发送到身体 - 但是神经系统的复杂驾驶员自己的权利。

虽然具体方法因实验室和研究团队而异,但基本机制是相似的。在患者的脊柱上,科学家在患者的脊柱上放了一个小的长方形桨,然后向体内释放电流,刺激脊髓的各种机制,这些机制现在正在通过损伤造成的间隙放电。随着刺激器的启动,随着系统迅速恢复活力,许多功能都得到了恢复:身体调节了血压,膀胱和肠道得到了控制,步骤再次成为可能。

经过几十年的动物研究,新老技术的结合——包括通过手术植入设备的脊髓刺激,皮肤上电极的经皮刺激,以及运动训练(支持重量和辅助跑步机为基础的康复)正在改变科学对脊髓损伤,瘫痪和脊髓本身的看法。拉扎勒斯式的实验室录像显示,临床瘫痪的人恢复了站立和行走的能力,随着做这项工作的实验室数量的增加,激发了人们的兴趣和投资。

即使有了所有的尖端科学,复苏也不能保证,风险是真实的,而且可能是严重的——但回报也一样。

“我们对我们的皮质印象深刻的”

这个故事的所有线索都汇集在加州,加州大学洛杉矶分校的雷吉•埃哲顿(Reggie Edgerton)的实验室在那里进行了早期的脊髓刺激研究,该领域的大多数领军人物也在那里追寻他们的学术根源。路易斯维尔大学肯塔基脊髓损伤研究中心的Susan Harkema和瑞士EPFL G-Lab团队的首席研究员Grégoire Courtine是两位最杰出的研究人员,他们都来自埃杰顿的实验室。

这些研究人员共同挑战了科学如何看待脊髓和大脑,以及两者之间的相互作用。几十年来,人们普遍认为,脊髓主要是翻译和传递来自大脑的信息,就像一根从我们的背部流过的电话线。
但生物学长期以来持有不同的观点,对动物模型的研究表明,大脑和脊髓经常处理重叠的功能。Edgerton自己的工作在猫身上探索了这一现象,在猫身上进行的许多研究为目前正在进行的人类研究奠定了基础。

“但是神经病学家中的那种强有力的教条,一切都在大脑中发生,”Edgerton说。它可能是一种人类的盲文主义领导的科学家,以驳斥来自猫的证据表明脊髓在管理运动和身体功能时肩部肩负着很多负荷。“我们对我们的皮质印象深刻。”

在脊髓刺激实验室中出现的是一个更复杂的系统,但人们对它的了解却很少。脊髓和大脑有相似的细胞和结构,它们执行相似的功能。Harkema博士认为,脊髓而不是大脑是某些运动的主要控制者。

Harkema说:“它会做出最终决定。

这并不是说它不会与大脑通信。它们而不是单方面经营的,他们在串联中工作以锻炼身体的复杂运动和功能。这种连接在脊髓损伤中损坏,并且它具有电动机控制的能力。然而,脊柱刺激实验室所表明的是,由于我们曾经认为,差距可能不会太难以克服。

Harkema博士认为,脊髓而不是大脑是某些运动的主要控制者。

路易斯维尔大学(University of Louisville)肯塔基脊髓损伤研究中心(Kentucky Spinal Cord Injury Research Center)的一名参与者接受了严格的训练,以恢复运动能力。

路易斯维尔大学(University of Louisville)肯塔基脊髓损伤研究中心(Kentucky Spinal Cord Injury Research Center)的一名参与者接受了严格的训练,以恢复运动能力。

脊柱研究突破

也许这一领域最著名的工作是在篮球带的蓝草地区进行的。在路易斯维尔大学肯塔基脊髓损伤研究中心Harkema博士通过运动训练和手术植入刺激器来恢复自主和自主功能。

在一个2018年9月发表的一项研究新英格兰医学杂志Harkema的实验室显示,四名运动完全性脊髓损伤患者中有两名能够恢复地上行走(而不是在跑步机上行走),这意味着损伤水平以下完全丧失了自主运动能力。

“成为这项研究的参与者真的改变了我的生活,因为它给了我一个希望,在我的车祸后我认为这是不可能的,”23岁的研究参与者凯利·托马斯说,她实现了地上行走,根据路易斯维尔大学的说法

“一分钟我和培训师的帮助一起走路,而他们停下来,我继续自己走路。令人惊讶的是人体可以通过从研究和技术的帮助来实现的。“

杰夫侯爵,其他参与者实现为了这座新奇散步,告诉大学,他的“主要任务是参与这一研究和进一步的研究结果,为路易斯维尔大学的团队所做的每一天都是工具性的数以百万计的个人生活与脊髓损伤瘫痪。”Freethink有幸在实验室拜访了Jeff和Harkema博士,目睹了他帮助进一步研究脊髓的坚定决心。

“一分钟我和培训师的帮助一起走路,而他们停下来,我继续自己走路。令人惊讶的是人体可以通过从研究和技术的帮助来实现的。“

Harkema研究的四名参与者都受伤至少两年,无法站立、行走或主动移动双腿。其中两组被归类为a级损伤,意思是在损伤水平以下感觉和运动功能完全丧失,而另外两组被归类为B级损伤,意思是运动功能丧失,但在损伤水平以下有一些感觉功能。

通过几周的严格训练,重量援助和跑步机,通过硬膜外电极刺激脊髓,两级参与者,托马斯和侯爵,恢复了与辅助设备走过地面的能力(例如助行器或平衡杆)。根据该研究,两级受试者“达到了与体重支持的跑步机上的独立踩踏的组件”。所有四项都取得了独立的立场。

在刺激器关闭后,没有受试者能够实现这些动作,但该研究表明,技术可能能够从美国脊髓损伤中瘫痪的约120万人提高生活质量。

Harkema说:“这项研究表明,脊髓损伤后数年,某些脑-脊柱连接可能会恢复。告诉路易斯维尔大学

Harkema的实验室并非没有争议。2016年3月,一家联邦机构采取了极不寻常的举措把资金这是她的一项研究,涉及一种用于物理治疗的肌肉松弛剂,以应对不良事件报道不足等问题。作为回应,Harkema告诉肯塔基调查报告中心,记录保存的问题被夸大了,并且已经得到了解决,病人没有被置于危险之中。(大学否认任何不良事件都与研究有关,而举报人不同意)。

进一步研究梅奥诊所与Harkema 2018年的研究一样,EPFL也分别在1名和3名患者中获得了类似的疗效。

在EPFL达成的假装实验室他们的结果通过不同形式的刺激。Harkema的研究使用连续电流来增加神经功能的“兴奋性”(本质上是诱导脊髓功能所需的环境),而Courtine的研究小组使用的是“突发”刺激,只点亮了行走所需的神经网络。

哈尔科马博士的脊髓研究帮助证明,脑-脊柱连接可能会在脊髓损伤数年后恢复。

哈克马州的脊髓研究有助于证明脑脊柱脊柱
脊髓损伤后,连通性可能会在数年后恢复。

“From the beginning, we target selectively specific spots of the spinal cord, specific nerve roots on the lumbosacral spinal cord, that would control a group of muscles that are synergistic,” Fabien Wagner, a lead scientist working with Courtine’s lab, says by Skype. With this method, patients gain walking ability that must then be honed by training, rather than training first, as in Harkema’s study.

EPFL研究的独特是保留运动没有刺激器运行。恢复得最好的受试者可以在不使用手的情况下在双杠之间走大约10步(尽管他的臀部是接触的),然后他需要休息。

这项研究表明,某些脑-脊柱连接可能在脊髓损伤数年后恢复。

然而,重要的是,EPFL使用的是脊髓损伤等级为C和D的患者,这意味着在损伤水平以下保留了一些运动功能,或者损伤下的大部分肌肉足够强壮,可以对抗重力运动。虽然实验室已经准备好测试这种方法,但目前还不清楚这种爆裂方法是否更适合严重受伤的患者。同样未知的是,定向刺激是否以及如何影响自主神经功能。

没有手术风险的运动是可能的吗?

虽然硬膜外刺激,就像Harkema博士和Courtine博士的实验室中使用的那种,在一小部分人群中一直很有前景,但手术植入这种设备的成本和固有的风险,使表面刺激器成为一个吸引人的选择。像肯尼迪·克里格研究所的丽贝卡·马丁这样的研究人员正在研究经皮方法——用于皮肤而不是植入的方法——因为其潜在的临床、安全和筛选好处。

马丁博士的学习使用过度刺激器放置在皮肤表面上。到目前为止,HERS是较大的研究之一,使用11名伤害患者C和D.与电极和运动疗法连续刺激的组合,患者表现出自愿肌肉运动和自主主义功能的改善(尽管研究是仍在持续)。

该研究具有重要意义。电极在全国诊所的使用已经普遍存在,比硬膜外植入物相对较高,并且经常被保险报销。如果结果在更严重的伤害中类似,电极可能是更安全和更便宜的替代方案。

表面刺激也可以是一种有效的筛选工具,确保患者在接受更大的手术风险之前对刺激有反应。

“如果我们能够更好地识别候选人,我们会减少手术的并发症,”马丁通过电话说。

从实验室到诊所的漫长道路

目前所有的方法都远非广泛的临床应用。“我工作的主要驱动因素之一是尝试和翻译治疗,”明尼苏达大学的研究员和临床医生David Darrow通过电话说。

达罗博士的工作重点是将这些可能的进步带给他每天见到的病人,包括那些生活在偏远地区或时间和财力有限的病人。

他认为,该领域可以在转化前沿做得更好。“我们必须竭尽所能,确保病人得到他们应得的治疗。”

各种方案的细微差别突出了当前科学的一个问题,即缺乏对哪些患者可能受益以及哪些常规是必要的理解。

当达罗问他的病人,如果关闭刺激器,他们最怀念的是什么,许多人说肠功能——这个答案可能会让那些认为行走、站立和其他戏剧性运动是主要目标的人感到惊讶。Martin还发现自主功能和手部运动是患者的主要愿望,特别是那些离伤处较远的患者。

路易斯维尔大学肯塔基脊髓损伤研究中心的一位瘫痪参与者进行跑步机训练以恢复运动能力。

路易斯维尔大学肯塔基脊髓损伤研究中心的一位瘫痪参与者进行跑步机训练以恢复运动能力。

“要学的东西很多”

这就是为什么研究人员了解潜在的患者最关心的原因是为什么会说患者倡导者。“那些新奇的剥削之一是这漫步的概念,”马修罗德里克通过电话说。他是患者倡导集团团结的执行董事2战斗瘫痪和SCI病人的父亲。

罗德里克提醒人们不要陷入这种耸人听闻的“人能行走,脊椎刺激就是治疗”的叙事中。罗德里克说,如果媒体能更深入地挖掘背景,他们会听到来自瘫痪社区的不同故事,并了解他们的观点和愿望。

小的研究规模(以及对不同种类瘫痪的分类更加松散)使得梳理出脊髓刺激技术的哪些方面对患者有益,更重要的是,哪些患者的反应最好,变得很困难。

为此,Roedrick通过托管会议电话与关键参与者来说,鼓励科学家和患者团体之间的合作,无论是共享知识,最终都会建立更大的研究队列。

缺乏对照组呈现另一个挑战。没有一个控制比较结果,不可能确定患者的改进是多少来自刺激,运动或两者的某种组合。然而,小患者人口使得找到一个控制组的艰巨任务;马丁两年来寻找她的11个科目,如果要再次找到一个控制,那么该领域将通过她。

“所以,如果有人觉得自己足够骄傲,觉得自己真的知道这是怎么回事,我要告诉他们的是,我们还有很多东西要学。”

虽然人口很小,但研究可以与学习的数据反对。数十年的研究导致对患者的恢复率的强烈了解,并且该数据可以与接受刺激的患者相比。

涉及到的风险计算——手术本身就有风险,就像物理疗法一样,可能会折断骨头——需要临床科学,达罗说,而且随着更多高风险患者接受治疗,风险只会增加。

使用SCI患者还需要清除更高的道德酒吧。

“伤病往往更严重,”马丁说。患者正在寻找答案,更愿意尝试前沿科学。“So as researchers, not just as clinicians but as researchers, we have a real responsibility to not over-promise, to be very clear about what we understand and what we don’t understand, and what we hope to learn from their participation in the study.”

“你可以搬到这里,牺牲与家人和朋友在一起的生活,接受手术,承担所有这些风险,做所有这些事情,保持你现在的样子。”

参与需要巨大的勇气和无私。这项工作是艰苦的,结果不保证直接帮助患者。研究人员表现出尊重参与者正在做的事情和经历的尊重,他们了解能够在实验室恢复的功能来源的情感动荡 - 如果这些收益根本发生 - 只是让他们到底被带走。
Harkema说:“你可以搬到这里,放弃与家人和朋友在一起的生活,接受手术,承担所有这些风险,做所有这些事情,保持现在的自己。”“但我们向你保证,我们会学到一些东西。这将促进我们对人类和脊髓损伤的认识。”

在制造砖块之前,这是一个如此拼命地需要粘土的领域。没有足够的研究来确定哪些患者最佳刺激(更不用说为什么),或者确定从跑步机与电极的治疗源的改善程度,甚至是从根本上理解脊髓本身的源点。

我们现在处于T型车阶段,埃哲顿说,但我们还需要鞭策特斯拉。

“所以,任何觉得自己足够骄傲,觉得自己真的知道这是怎么回事的人,我有消息给他们,”埃哲顿笑着说。“我们还有很多东西要学。”

但是,虽然可能缺乏数据和临床知识,但希望不是。希望随着发表的每一个有前途的研究而增长。现在有曾经被认为是什么明显的可能性完全的没有恢复希望的受伤案例可能不会像以前看起来那样长久。

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