Nature：新研究鉴定出腰部脊髓硬膜外电刺激让瘫痪患者恢复运动的神经元

在一项由瑞士洛桑联邦理工学院神经科学教授Grégoire Courtine、洛桑大学医院神经外科医生Jocelyne Bloch和Jordan W. Squair协调的多年研究计划中，因脊髓损伤而瘫痪的患者在对控制腿部运动的腰部脊髓进行定向硬膜外电刺激后，得以恢复一些运动功能。  

在一项新的研究中，Courtine、Bloch、Squair及其研究团队不仅在9名患者身上证明了这种疗法的有效性，而且在神经康复过程结束和电刺激关闭后，患者的运动功能改善仍然持续。

这表明用于行走的神经纤维已经重组   。他们认为，确切了解这种神经纤维重建是如何发生的至关重要，以便开发更有效的治疗方法，并尽可能改善更多患者的生活。相关研究结果于2022年11月9日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“   The neurons that restore walking after paralysis   ”。 

Vsx2神经元重组以恢复行走 

为了获得这一理解，这些作者首先研究了小鼠的基本机制。

他们揭示了表达Vsx2基因的神经元群体的一个令人惊讶的特性：虽然这些神经元对于健康小鼠的行走并不是必需的，但它们对于脊髓损伤后的运动功能的恢复是必不可少的。 这一发现是几个阶段的基础研究的结果。这些作者首次能够可视化观察患者在行走时的脊髓活动。这导致了一个意想不到的发现：在这种脊髓刺激过程中，神经元的活动实际上在行走过程中减少了。他们推测，这是因为神经元活动被选择性地引向恢复运动功能。 

为了测试他们的假设，这些作者开发了先进的分子技术。Courtine说，“我们建立了首个脊髓的三维分子图谱。我们的模型让我们以更大的颗粒度----在神经元水平---观察这种运动恢复过程。”由于他们高度精确的模型，他们发现这种脊髓刺激激活了Vsx2神经元，并且这些神经元随着这种重组过程的展开变得越来越重要。 

一种多功能的脊髓植入物 

论文共同作者、洛桑联邦理工学院的Stéphanie Lacour利用她的实验室开发的硬膜外植入物验证了他们的发现。Lacour通过添加发光二极管对这种硬膜外植入物进行了调整，使得它不仅能刺激脊髓，还能通过光遗传学过程使Vsx2神经元单独失活。当这种方法用于脊髓损伤的小鼠时，由于Vsx2神经元失活，小鼠立即停止了行走，但对健康小鼠没有影响。这意味着Vsx2神经元对于脊髓刺激疗法发挥疗法并导致神经重组既是必要的也是充分的。

神经康复期间施加的腰部脊髓硬膜外电刺激重塑了人类和小鼠的脊髓。图片来自Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05385-7。 

Bloch说，“对于神经科学家们来说，能够了解每个神经元亚群在像行走这样的复杂活动中发挥的具体作用是至关重要的。

在我们的新研究中，由于我们的硬膜外植入物，9名临床试验患者能够恢复一定程度的运动功能，这让我们对脊髓神经元的这种重组过程有了宝贵的了解。” Squair说，“这为瘫痪患者的更有针对性的治疗铺平了道路。我们如今想要操纵这些神经元以实现脊髓再生的目标。” 

参考资料： Claudia Kathe et al. The neurons that restore walking after paralysis, Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05385-7.