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脊髓损伤患者的希望越来越大

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。这种类型的严重损伤患者恢复运动能力的可能性曾经被认为是如此遥远,以至于康复治疗传统上似乎是浪费时间。

然而,在跨越多种严重程度的少数患者中,运动正在重新恢复。这些患者都没有重新获得总电机功能 - 但考虑到这一点任何恢复是先前考虑的问题不可能的,这是非凡的。这些动作,从有目的的(行走)到自主的(血压、膀胱控制和性功能),尽管控制它们的神经系统发生了灾难性的崩溃,仍然在发生。

在路易斯维尔大学的肯塔基脊髓损伤研究中心进行的一项研究中,两名瘫痪的参与者恢复了借助辅助设备行走的能力。

在路易斯维尔大学的肯塔基脊髓损伤研究中心进行的一项研究中,两名瘫痪的参与者恢复了借助辅助设备行走的能力。

科学家们说,这一突破是认识到脊髓不仅仅是一个管道——大脑通过它将信息传递给身体——而是一个复杂的神经系统的驱动程序。

虽然具体方法因实验室和研究团队而异,但基本力学是相似的。在患者的脊柱上,科学家们在患者的脊柱上放置一个小的椭圆形桨,然后将电力发布到身体中,激励脊髓的各种机制,现在正在射过受伤产生的差距。随着刺激器运行,随着系统眨眼回到寿命时,无数的功能被恢复:身体调节其血压,膀胱和肠道在控制下恢复,并且再次进行步骤。

经过几十年的动物研究,新技术的组合 - 包括手术植入装置的脊柱刺激,从皮肤上的电极进行了经皮刺激,以及运动训练(重量支持和辅助跑步机的康复) - 正在改变科学观点脊髓损伤,瘫痪和脊髓本身。Lazarus的实验室镜头显示临床上瘫痪的人恢复了他们站立和行走的能力,刺激兴趣和投资,因为盛开的实验室的数量。

即使有了所有的尖端科学,恢复都不保证,风险是真实的,潜在的严重 - 但奖励也是如此。

“我们对自己的大脑皮层印象深刻”

这个故事的所有线程都在加利福尼亚融合,那里雷吉Edgerton的UCLA实验室在脊柱刺激的早期工作,以及该领域的大多数领先人物追踪他们的学术根源。瑞士EPFL大学肯塔基州脊髓损伤研究中心肯塔基脊髓损伤研究中心的两个最突出的研究人员,来自瑞士EPFL的G-Lab团队的主要调查员,来自Edgerton的实验室。

这些研究人员一起挑战了科学如何看待脊髓、大脑以及两者之间的相互作用。几十年来,普遍的印象是,脊髓主要只是翻译和传递来自大脑的信息,就像一根沿着我们背部的电话线。
但生物学长期以来持不同观点,对动物模型的研究表明,大脑和脊髓通常处理重叠的功能。埃哲顿自己的研究探索了猫的这种现象,在那里进行的许多研究为现在正在进行的人类研究奠定了基础。

“但神经学家中有一种根深蒂固的教条,认为一切都发生在大脑中,”埃哲顿说。有可能是人类沙文主义导致科学家们驳回了来自猫的证据,这些证据表明脊髓在控制运动和身体功能方面承担了很多负担。“我们对自己的大脑皮层印象深刻。”

脊柱刺激实验室出现的是一种更复杂,理解的图像。脊髓和大脑共享类似的细胞和结构,它们进行了类似的功能。Harkema博士认为脊髓不是大脑,是某些类型运动的主要控制器。

“这是最终决定,”哈克马拉说。

这并不是说它不与大脑交流。它们不是单方操作,而是协同工作来锻炼身体的复杂动作和功能。这种连接在脊髓损伤中被破坏了,并因此失去了运动控制的能力。然而,脊髓刺激实验室的研究表明,这个差距可能并不像我们曾经认为的那样不可逾越。

Harkema博士认为脊髓不是大脑,是某些类型运动的主要控制器。

路易斯维尔大学肯塔基脊髓损伤研究中心的一名参与者接受了严格的训练以恢复运动能力。

路易斯维尔大学肯塔基脊髓损伤研究中心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研究是在篮球带的蓝草区进行的。在路易斯维尔大学肯塔基脊髓损伤研究中心在美国,Harkema博士使用运动训练和外科植入刺激器来恢复自主和自愿的功能。

在一个2018年9月发布的研究在里面新英格兰医学杂志,哈卡马拉的实验室证明了在四个患有运动完全脊髓损伤的四名患者中的两种患者中恢复过地面行走(而不是跑步机行走),这意味着完全丧失了伤害水平低于伤害水平的自愿运动。

“这项研究的参与者真正改变了我的生活,因为它为我提供了希望在我的车祸后不可能认为,”凯莉·托马斯说,这是一位达到的学习的23岁的参与者过度走路,根据路易斯维尔大学的研究

“前一分钟我还在教练的帮助下走路,当他们停下来时,我就自己继续走。在研究和技术的帮助下,人体所能完成的事情令人惊叹。”

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。”“自由思考”在实验室拜访了杰夫和哈尔科马博士,并见证了他帮助进一步进行脊髓研究的坚定决心。

“前一分钟我还在教练的帮助下走路,当他们停下来时,我就自己继续走。在研究和技术的帮助下,人体所能完成的事情令人惊叹。”

Harkema研究的所有四名参与者都已经受伤至少两年,无法站立、行走或主动移动他们的腿。其中两名患者被归为a级损伤,即感觉和运动功能完全丧失,低于损伤程度;其他患者被归为B级损伤,即运动功能丧失,但有一些感觉功能低于损伤程度。

通过数周的举重辅助和跑步机的严格训练,以及硬膜外电极刺激脊髓,两个B级参与者托马斯和马奎斯,重新获得了借助辅助设备(如助行器或平衡杆)在地面行走的能力。根据这项研究,这两名A级的受试者“完成了在有体重支撑的跑步机上独立行走的一些部分”。这四家公司都取得了独立地位。

没有一个实验对象在刺激器关闭后能够完成这些动作,但研究表明,仅在美国,技术就可以改善大约120万因脊髓损伤而瘫痪的患者的生活质量。

Harkema说:“这项研究表明,在脊髓损伤数年后,大脑和脊柱之间的连接可能会恢复。告诉路易斯维尔大学

哈卡马拉的实验并非没有争议。2016年3月,联邦机构采取了非常不寻常的一步把资金在她的一项研究中,涉及一种用于物理治疗的肌肉松弛剂,以回应对不良事件报告不足的担忧,以及其他问题。作为回应,Harkema告诉肯塔基调查报告中心,保存记录的问题被夸大了,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。)

梅奥诊所和EPFL分别在1例和3例患者中报告了与Harkema 2018年的研究类似的进展。

Courtine在EPFL的实验室取得了成功他们的研究结果通过不同的刺激形式。虽然哈卡马的研究使用了连续电流来增加神经功能的“兴奋性”(基本上诱导脊髓所需的环境,脊髓发挥作用),令人诉讼团体使用“爆发”刺激,仅照亮行走所需的网络。

Harkema博士的脊髓研究帮助证明,大脑与脊柱的连接可能在脊髓损伤数年后恢复。

Harkema博士的脊髓研究帮助证明了这一点
连接可能在脊髓损伤数年后恢复。

“从一开始,我们有选择地瞄准脊髓的特定点,腰骶脊髓上的特定神经根,这将控制一组协同作用的肌肉,”法比恩·瓦格纳,库尔蒂纳实验室的首席科学家,通过Skype说。通过这种方法,患者获得了必须通过训练来磨练的行走能力,而不是像Harkema的研究中那样先训练。

EPFL研究的独特是保留运动没有刺激器运行。他们最恢复的主题可以在不使用他的手(虽然他的臀部在需要休息之前花费大约10个步骤)。

该研究表明,在脊髓损伤后几年可能会恢复一些脑脊柱连接。

重要的是,EPFL使用脊柱损伤的患者分级C和D,意味着一些运动功能被保存在损伤水平以下,或者大部分伤害的肌肉足够强大,以防止重力。虽然实验室正在准备测试这一点,但尚未知道他们的爆发方法是否更令人严重的伤害患者尚未知之甚少。同样未知是,是否如何,目标刺激会影响自主功能。

没有手术的风险是可能的吗?

虽然硬膜外刺激,就像哈克马拉博士和议员的实验室中使用的那些,在小人口中承诺,在小人口中承诺,手术植入设备的成本 - 以及所涉及的固有风险 - 使表面刺激器成为一种吸引人的选择。Rebecca Martin等研究人员在Kennedy Krieger Institute研究了实例化方法 - 在皮肤上应用的方法而不是植入 - 因为它们潜在的临床,安全和筛选益处。

马丁博士研究使用放置在皮肤表面的经皮刺激器。迄今为止,她的研究是规模较大的研究之一,使用了11名C级和d级损伤的患者。通过电极的持续刺激和运动疗法的结合,患者在自主肌肉运动和自主功能方面显示出了改善(尽管研究仍在进行中)。

这项研究有重要的意义。电极的使用已经在全国的诊所中广泛使用,而且它比硬膜外植入物相对便宜,而且通常由保险公司报销。如果在更严重的损伤中结果相似,电极可能是一种更安全、更便宜的替代品。

表面刺激也可能是一种有效的筛选工具,确保患者在采取更大的手术风险之前根本反应刺激。

马丁在电话中说:“如果我们能更好地识别候选人,我们就能减少手术并发症。”

从实验室到诊所的漫漫长路

所有这些方法目前还远未得到广泛的临床应用。“我工作的主要动力之一是尝试和翻译这种疗法,”明尼苏达大学的研究员和临床医生大卫·达罗在电话中说。

Darrow博士的工作专注于为每天看到的患者带来这些可能的进步,包括偏远地区或有限的时间和资金。

他相信该领域可以在平动方面做得更好。“我们必须尽我们所能,确保病人得到他们应得的照顾。”

各种治疗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和哪些常规治疗是必要的了解。

当Darrow向患者询问他们最想念的时候,刺激器被关掉,许多人都说肠道功能 - 可能让那些假设行走,身份和其他戏剧性运动的人惊讶的答案是主要目标。马丁还发现自主功能,手工动作成为患者的主要欲望,特别是那些进一步从受伤中取出的那些。

路易斯维尔大学肯塔基脊髓损伤研究中心的瘫痪参与者进行了跑步机训练,以重新获得运动。

路易斯维尔大学肯塔基脊髓损伤研究中心的瘫痪参与者进行了跑步机训练,以重新获得运动。

“学习很多”

病人权益倡导者说,这就是为什么研究人员了解潜在病人最关心什么很重要。马修·罗德里克在电话中说:“这些新奇的探索之一就是行走的概念。”他是患者维权组织联合对抗瘫痪的执行主任,也是一位脊髓损伤患者的父亲。

罗德里克告诫人们不要陷入耸人听闻的“让人走路,刺激脊椎就是治愈”的故事中。罗德里克说,如果媒体深入挖掘背景,他们就会从瘫痪的社区中听到不同的故事,了解他们的观点和愿望。

小型研究大小(和更多种类的瘫痪的多孔分类)使得难以梳理脊柱刺激技术的哪些方面是有益于患者,并且至关重要的是,患者将如何响应。

为了达到这个目的,Roedrick正在通过主持与关键参与者的电话会议,鼓励科学家和患者群体之间的合作,这既是为了分享知识,也是为了最终建立更大的研究群组。

缺少控制组是另一个挑战。如果没有对照来比较结果,就不可能确定病人的改善有多少来自刺激、运动或两者的某种结合。然而,由于患者人数少,找到对照组是一项艰巨的任务;马丁花了两年时间才找到她的11个实验对象,如果再花两年时间才能找到对照,她已经错过了这个领域。

“所以任何人都感到自大地觉得他们真的知道这是如何作用的,我已经有了消息,我们有很多学习。”

虽然人口很少,但研究可以拿来比较的数据却不是这样。几十年的研究已经使人们对患者的恢复率有了深刻的了解,这些数据可以用来与接受刺激的患者进行比较。

达罗说,涉及到的风险计算——手术本身就有风险,就像物理疗法一样,会导致骨折——需要临床科学,而且风险只会随着高风险患者接受治疗而增加。

与脊髓损伤患者一起工作也需要更高的道德标准。

“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.”

“你可以在这里搬家,牺牲和你的家人和朋友在一起,并进行手术,并采取所有这些风险,并尽可能地完成所有这些风险,并完全按照你现在的方式。”

这种参与需要极大的勇气和无私。这项工作很累人,而且结果不能保证直接帮助病人。研究人员对参与者所做的事情和经历的事情表现出极大的尊重,他们理解在实验室恢复功能可能带来的情绪波动——如果这些收获真的发生了——但最终却被剥夺了。
“你可以在这里搬家,牺牲和家人和朋友在一起,并获得手术,并采取所有这些风险,并尽你所在的方式,并正如你现在所处的方式,”哈卡马说。“但我们保证的是我们将学到一些东西。一些将推进人类和脊髓损伤的知识。“

知识就是那亟需粘土才能制砖的领域里的一切。目前还没有足够的研究来确定哪些患者对刺激反应最好(更不用说为什么了),也没有足够的研究来确定跑步机和电极的治疗能带来多大的改善,甚至没有足够的研究来从根本上了解脊髓本身。

埃哲顿说,我们还处在T型车的阶段,但我们需要打造特斯拉。

“所以任何感觉犬的人都感觉到他们真的知道这是如何工作的,我已经为他们有新闻,”Edgerton Chuckles。“我们有很多学习。”

然而,尽管可能缺乏数据和临床知识,但希望并非如此。希望随着每一项有前途的研究的发表而增长。现在有一种明显的可能性,曾经被认为是完整的没有恢复希望的伤害案件可能不会像何种似乎一样永久。

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