詳細的基因活性圖譜讓許多脊髓損傷患者有望接受精準治療。
神經科學家鑒定出了幫助癱瘓人士重新行走的神經細胞，
打開了靶向治療的可能性，有望造福更多的脊髓損傷患者[1]。
重度脊髓損傷會破壞大腦與下脊柱神經細胞網絡的連接，這一連接控製著我們的行走能力。2018年，洛桑聯邦理工學院的神經科學家Grégoire
Courtine和他的同事用研究表明，向下脊柱神經釋放電脈衝——一項名為“硬膜外電刺激”
（EES）的技術——同時結合高強度訓練，或能讓這類脊髓損傷患者重新行走
[2]。一項臨床試驗的三名受試者都從重度或完全運動麻痹以及腿部隻有極少知覺的狀態，改善到能自主行走或借助步行器或拐杖邁步。其他兩個團隊也在2018年報道了類似結果[3,4]。
重塑特定神經元能讓脊髓損傷得到部分恢複。來源：Steve Gschmeissner/SPL
如今，Courtine的團隊進一步拓展了這項工作。他們證明了該係統也適用於腿部知覺完全喪失的患者。研究團隊在《自然》發文稱，同一項試驗中的9名受試者——其中3人為全癱，腿部毫無知覺——通過脊柱植入裝置進行EES治療並結合訓練，重新恢複了行走能力。
試驗開始的5個月後，所有受試者都能承受自身體重並行走，同時借助步行器保持平穩。
4個人不再需要啟動EES才能行走。這一持續恢複的跡象表明，電刺激激活了脊髓神經元的重塑，把人體運動網絡重新調動了起來。
專門研究脊髓損傷的澳大利亞昆士蘭大學神經學家Marc Ruitenberg說：“這為脊髓損傷患者帶來了巨大的希望。”
活性受抑
Courtine的團隊還發現了能增強康複效果的神經元。與直覺相反的是，如果啟動人體內的EES，刺激位點的神經細胞活動反而會減少。
研究團隊利用該線索開展了一次從頭到尾的研究。首先，研究團隊用小鼠模擬了整個治療過程——從受傷到電刺激再到利用輔助穩定性的機器人進行訓練。最終結果與人體試驗的結果相似。
接下來，團隊測量了小鼠脊髓組織樣本中數千個個體神經元的基因活性，並在此基礎上繪製了下脊髓神經細胞類型的超詳細圖譜。他們隨後再用一個機器學習算法尋找在EES輔助康複準備階段出現基因活性變化的小鼠神經元，且這些變化需要與人類受試者行走能力中觀察到的改變一致。
該算法發現有一個興奮性中間神經元亞群似乎符合條件，興奮性中間神經元是連接運動神經元和感覺神經元的神經細胞。當Courtine的團隊使受傷小鼠的這些細胞沉默時，他們發現EES便不再能幫助受傷小鼠行走。
Courtine認為，康複期間該位點神經活性的整體下降反應了學習的過程。“仔細想想的話，這沒什麽奇怪的，”他說，“因為對大腦來說，這恰恰是學習任務時會有的表現——當你學上手了之後，激活的神經元也會越來越少。
”
未來工作
目前沒有哪種技術能從人體中收集這類直接證據。但加州索爾克生物研究所的神經學家Eiman
Azim認為，可能是同一批神經元導致了這種效應，因為不同脊椎動物的脊柱結構非常相似，包括人類和小鼠。
Azim說，對脊柱環路的詳細理解最終或能讓神經科學家在其他療法中直接操縱特定神經元的活性，比如基因療法。Ruitenberg說，幹細胞療法今後或能將脊髓損傷中受損的關鍵神經元群替換掉。
Courtine和同事還利用EES恢複了猴子的手臂運動和抓取能力[5]。華盛頓大學的一個團隊對6名脊髓損傷患者開展了相同的實驗，他們使用的是貼在頸部的非侵入式電極皮膚貼片[6]。
雖然看到脊髓損傷患者重新行走令人驚歎，但Ruitenberg表示行走有時並非這些人的最大需求。膀胱控製、排便控製和性功能喪失也會嚴重影響生活質量。
他說：“大家很想知道這項技術是否也能改善這些方麵的功能。”
Courtine說，鑒定出負責這些功能的神經是他接下來的目標之一，因為現在已經有了詳細的分子圖譜。他還在荷蘭創立了ONWARD公司，專門對該技術進行商業化。該公司將於2024年開始在美國招募70-80名受試者。