脊髓損傷（Spinal cord injury，SCI）破壞了大腦和腰椎脊髓神經(jīng)元之間的信息交流，常導致癱瘓或運動(dòng)功能受損，這些神經(jīng)元必須被激活才能產(chǎn)生行走能力。
當脊髓損傷不完全時(shí)，來(lái)自位于大腦的脊髓投射神經(jīng)元群的殘余投射的重組恢復了足夠程度的信息交流，以介導自發(fā)的行走能力的部分恢復。雖然大腦的許多區域與無(wú)損傷時(shí)的行走協(xié)調有關(guān)，但還不清楚哪些區域受到脊髓損傷的影響最大，也不清楚其他腦區能如何支持康復并幫助恢復行走能力。
2024年12月2日，洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院和洛桑大學(xué)醫院的研究人員在 Nature Medicine 期刊發(fā)表了題為：Hypothalamic deep brain stimulation augments walking after spinal cord injury 的研究論文。
該研究顯示，對外側下丘腦進(jìn)行深部腦刺激，能夠改善脊髓損傷患者的行走能力并促進(jìn)康復，這一發(fā)現凸顯出未來(lái)針對特定腦區使用深部腦刺激治療脊髓損傷患者的潛力。
該團隊此前通過(guò)脊髓電刺激，成功幫助多名已完全癱瘓的脊髓損傷患者恢復了獨立運動(dòng)能力。
Jocelyne Bloch（左），Grégoire Courtine（右）
對整個(gè)大腦中對生物擾動(dòng)做出反應的區域和神經(jīng)元進(jìn)行優(yōu)先級排序是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)基本挑戰。解決這一挑戰的核心是開(kāi)發(fā)出在大型生物體中同時(shí)實(shí)現解剖學(xué)和功能性全腦細胞分辨率成像的技術(shù)。
在這項最新研究中，研究團隊使用3D成像技術(shù)繪制了脊髓損傷小鼠在康復階段的大腦活動(dòng)，以確定在此期間有哪些腦區參與行走。他們發(fā)現，外側下丘腦（Lateral Hypothalamus，LH，該腦區通常負責喚起、進(jìn)食和動(dòng)力）區域的谷氨酸能神經(jīng)元（LHVglut2）似乎在脊髓損傷后的康復中發(fā)揮重要作用，增加它們的活動(dòng)可以改善行走能力，這為治療干預提供了潛在新靶點(diǎn)。
然后，研究團隊針對外側下丘腦進(jìn)行了深部腦刺激（deep brain stimulation），結果顯示，該療法立刻增強了各種脊髓損傷的小鼠和大鼠的行走能力。
接下來(lái)，研究團隊測試了對外側下丘腦進(jìn)行深部腦刺激是否能改善兩名慢性不完全脊髓損傷患者的行走能力。
結果顯示，這兩名原本需要依靠輔助設備行走且仍有步態(tài)問(wèn)題的脊髓損傷患者，在外側下丘腦深部腦刺激后，在10米和6分鐘的步行測試中，行走能力都得到了改善，下半身運動(dòng)能力也有所改善。當與康復治療結合時(shí)，即使關(guān)閉深部腦刺激，患者的康復效果仍能持續。且未發(fā)生治療相關(guān)不良事件。
這些結果凸顯了針對特定腦區以最大限度地激活脊髓投射神經(jīng)元、促進(jìn)神經(jīng)功能恢復的可能性。研究團隊認為，盡管還需更大規模的研究對更多患者進(jìn)行測試以評估其安全性，但用深部腦刺激激活外側下丘腦的神經(jīng)元能有助于恢復一些嚴重脊髓損傷患者的部分運動(dòng)能力。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41591-024-03306-x
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