三名在摩托车事故中瘫痪的男子成为一种新型脊柱刺激装置的首个成功案例，这种装置可以比以前的设备更快更容易地恢复。研究人员今天报告说，这些人的腿没有感觉和控制能力，能够在打开电刺激后的1天内采取有支撑的步行，几个月后可以带着助行器在外面散步。这种神经刺激装置并不能治愈脊髓损伤，也很可能不会消除轮椅的使用，但它让人们看到了这种辅助技术足够实用，可以广泛使用的希望。

“我认为这是一个大问题，”埃德蒙顿阿尔伯塔大学的生物医学工程师和神经科学家Vivian Mushahwar说，他没有参与这项工作。“这增加了一个完善的层次，允许这些方法……使其进入诊所，并有望帮助大量的人。”

当创伤严重损害了构成一个人脊髓的神经束时，大脑的电信号不再到达身体的肌肉，从而导致瘫痪。但是硬膜外刺激装置，植入下脊椎椎骨下的薄层电极，可以在受伤部位之外重新产生这些指令，并触发腿部运动。当这种刺激被打开时，即使是一些“完全”截瘫的患者，在支持设备或治疗师的帮助下，在广泛的训练后，甚至可以行走。

但是，瑞士洛桑联邦理工学院神经科学家格雷戈尔·考廷（Grégoire Courtine）说，上世纪80年代开发的用于治疗慢性疼痛的脊髓刺激器并没有考虑到脊髓损伤。现有植入物的一个问题是其形状：它们由一条狭长的硅胶条组成，它的目标是脊髓的中心，从而破坏传递到大脑的疼痛信号。为了触发腿部和躯干的运动，研究人员需要刺激背根，即从脊髓两侧延伸的一对厚厚的感觉纤维。Courtine说，现有的电极条也太短，无法到达控制躯干并使躯干弯曲和伸直的背根。

因此，他和他的同事们设计了一种更长更宽的植入物，大约有一个食指大小。为了使电极沿着其表面定位，以便精确刺激背根，研究人员研究了尸体和健康脊椎的图像。一旦他们有了新的设计，他们就用计算机模型来预测植入物在每个病人脊髓上的理想位置。

最后，研究小组设计了一个软件，以设定的模式激活电极，从而产生站立和踏步等动作。典型的硬膜外植入物会产生均匀、重复的电脉冲。他说，模式化刺激可能有助于重新训练受损的脊髓神经网络，以便更好地接收和解释脊髓损伤后保存下来的大脑信号。但是电刺激如何与脊髓网络相互作用，以及这两种方法的相对优势目前还不清楚。

2018年，这种模式化的刺激方法受到了一次重大考验：新研究的参与者有更严重、更彻底的损伤，所有这些损伤都发生在他们参加前至少1年。有了新的，更大的植入物和定制的电极，所有三人在刺激被打开后第一天就可以在跑步机上迈出一步，尽管超过一半体重由安全带负重。

“梅奥诊所的研究物理治疗师梅根·吉尔（Megan Gill）说：“这种情况在一天之内就出现了这种严重的损伤，这是很了不起的。”先前的研究表明，对于完全瘫痪的人来说，早期治疗可以恢复腿的运动，但这是Gill第一次听说这样的患者在治疗的第一天以直立的“负重”姿势站立。

4到6个月后，所有三名参与者都能用助行器在地面上行走以保持稳定性。之前的研究参与者花了1年多的时间才实现了地面踏步，Mushahwar她说：“在目前的医疗体系下，一年半的强化治疗有点不切实际，至少在美国是这样。”这项新的研究使这种疗法“从卫生保健管理的角度来看是有意义的”而这样的日常运动对脊髓损伤患者很有价值：即使是短距离步行，也能改善心血管功能，更好地控制肠道和膀胱，增加骨密度，减少长时间坐着造成压力损伤的风险。

使用不同的刺激模式，新研究中的参与者可以游泳、骑车、做腿部按压和坐姿前屈。一个病人甚至能爬楼梯。但随着刺激的关闭，他们的能力仍然有限。一个人恢复了一些激活腿部肌肉的能力，但不能进行功能性运动。在之前的一项研究中，两名患有不完全瘫痪的参与者最终可以在没有刺激的情况下站立。Courtine说，脊髓刺激能在多大程度上恢复长期功能尚不清楚。他补充说，这可能取决于原始损伤的严重程度以及损伤后多久植入设备。

目前，向设备发送命令很麻烦。用户必须在平板电脑上选择自己想要的动作，平板电脑会将蓝牙指令发送给腰间的发射器。这个装置必须安置在植入腹部的“脉冲发生器”旁边，然后激活脊柱上的电极。准备使用这种刺激需要5到10分钟。

但是下一代设备应该允许用户通过向智能手表发出语音命令来激活脉冲发生器，Courtine说，她同时也是医疗技术公司overward的首席科学官。2024年，该公司计划在一个70到100名参与者的多站点临床试验中测试这种新型的移动系统，该团队希望这将导致美国监管部门的批准。

参考文献：

Activity-dependent spinal cord neuromodulation rapidly restores trunk and leg motor functions after complete paralysis

Next-generation spinal implants help people with severe paralysis walk, cycle, and swim