可唤醒损伤的脑脊髓的神经修复术与机械复原

　瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员使患有脊髓损伤和严重瘫痪的大鼠得以行走甚至跑动。该结果发表于2012年 6月1日的《科学》杂志，结果显示一旦激活其固有智能和再生能力（作者格雷瓜尔. 库尔蒂纳称之为“脊髓脑”），脊髓被切断的部分可恢复功能。这项研究于五年前在瑞士苏黎世大学开始，它指明了我们对中枢神经系统理解的深刻变化。虽然目前尚不清楚类似的修复术是否对人类起作用，但它给我们提示了治疗瘫痪的新方法。“经过几周的神经修复联合机械固定以及电化学刺激，大鼠不仅自发开始步行，而且迅速恢复跑动，攀爬楼梯，以及趋避障碍物的能力。” EPFL国际截瘫基金会（IRP）脊髓损伤修复分会主席，库尔蒂纳解释说。

严重损伤后的神经可塑性
　　总所周知，脑和脊髓能够适应和恢复中等程度的伤害，作为神经可塑性。但是迄今为止脊髓严重损伤后可塑性极低，以致其无法恢复。库尔蒂纳的研究证明，在某些情况下脊髓可适应和恢复严重损伤，但仅限于休眠脊柱次被激活的条件下。要做到这一点，库尔蒂纳和他的团队给大鼠注射单胺激动剂的化学溶液。这些化学物质与脊髓神经元上特定的多巴胺，肾上腺素，血清素受体结合，触发细胞反应。这种混合物可取代健康受试大鼠中脑干通路释放的神经递质，兴奋神经元，并使其在恰当的时间协调下半身的运动。科学家们在注射后5到10分钟，通过植入椎管外层的（硬膜外腔）电极刺激脊髓。 “这种局部硬膜外刺激发出连续的电信号，通过神经纤维传到已被化学兴奋的神经元，这些神经元控制腿部运动，剩下的就是发起腿部的运动”，该研究的一位作者Rubia van den Brand解释说。

脊柱智能的启动
　　在一篇2009年发表在自然神经科学杂志的文章中，库尔蒂纳报道，损伤平面以下的大鼠脊柱（物理上与大脑分离）受刺激后，以一个令人惊讶的方式发展：它开始接管调节腿部运动的功能，使先前瘫痪的患者得以在跑步机上被动地行走。这些实验表明，跑步机的运动引起了感官反馈，进而启动步行：“脊髓脑”的接管，使步行运动在没有大鼠大脑的任何信号传入的情况下发生。这一结果令研究人员感到惊奇，并使他们相信，动物的随意运动只需要非常微弱的大脑信号即可启动。为了验证这一理论，库尔蒂纳将跑步机换成另一种机械设备，它可以支持受试大鼠，且仅在受试大鼠失去平衡时才开始发挥作用，让他们感觉自己的脊柱具有正常的功能。这将使大鼠产生朝着平台另一端的巧克力前进的愿望。“这种基于自我认知的意志力训练，促使整个大脑和脊髓的神经纤维增加了四倍 – 这种再生现象证明即使在严重的中枢神经系统损伤后，神经依然具有巨大的潜在可塑性，”同样对该研究作出重要贡献的珍妮.Heutschi 说。

新个体发育- 新的模式
　　库尔蒂纳将这种再生称为“新个体发育”，相当于婴儿生长期的一种重复。研究人员发现，新形成的神经纤维可绕过原来的脊髓病变区并允许信号从大脑传到电化学激活的脊髓。而且这种强度的信号足以引起对抗引力的运动（在没有跑步机的帮助下），这意味着大鼠开始完全用自己的后腿支持体重，自发地走向奖品。“这简直是神经康复方面的世界杯，” 库尔蒂纳感叹道，“那些几周前还是完全瘫痪的大鼠们如今已经成为运动员。我指的是几乎100％恢复自主运动。”原则上说，大鼠脊髓对该治疗的积极反应使我们有理由相信，脊髓损伤患者很快就会有一些新的选择。库尔蒂纳乐观地认为，一年或两年内人类的二期临床试验将在瑞士苏黎世的Balgrist大学医院脊髓损伤中心开始。同时，在洛桑联邦理工学院的研究人员正在协调一个900万欧元的项目，称为NeuWalk，该项目旨在设计一个类似本文中用于大鼠的、可操作的、植入人体的脊髓神经义肢系统。