当克里斯托弗·里夫（Christopher Reeve，美国电影‘超人’扮演者）瘫痪时，当时对于他这样脊髓损伤的病人意味着几无再站起来的希望。现在研究者基于他们所了解的中枢神经系统具有再连接（rewire）和再生长（regrow）的能力，以及对于脊髓的新的理解，极大改善了脊髓损伤的治疗。

 即使脊髓毁灭性损伤通常也没有完全切断大脑，脊髓和身体其它部分的联系。科学家正在通过利用各种技术来寻找方法充分利用剩余的连接。研究表明，有可能通过电刺激和行走练习（locomotor training）促进受损的脑内或脊髓的神经环路再生长，并恢复一些自主控制（voluntary control）。这些研究发现，脊髓内的环路可以被训练帮助机体重新运动。

 当我们行走时，脊髓处理了两种信息。一类来自上位：大脑根据我们所看到的给出我们往哪去的指令。另一种
来自下位：肌肉、肌腱和皮肤的感觉信息。脊髓损伤后，根据受损程度大脑与脊髓之间的联系被切断或者明显减少。没有大脑的指令，研究者认为病人不可能恢复任何形式的机体控制能力。但是，不像固定的机械电路，大脑和脊髓具有可塑性。一项神经科学的公理（axiom）是：“神经元通过放电相互联系”，意思是神经元之间的联系基于活动而增加或者萎缩。

 一种有希望的方法是帮助通过辅助（assistive）技术帮助瘫痪病人行走。通过放大来自关节的感觉信号，研究者认为他们可以弥补缺乏强有力的大脑信号。临床医生用一个诸如训练系统（Lokomat）的装置：通过甲胄（harness）支撑病人的体重，通过机械护腿帮助病人的腿机械行走。肯塔基州脊髓损伤研究中心的主任，Susan Harkema指出，当新生儿放在这种辅助装置上，新生儿就可以表现出正常的踏步模式，即使这些婴儿还不能自己行走。这提示一些运动程序是直接储存在脊髓，并可被感觉传入直接触发。根据苏黎世大学教授Volker Dietz的研究，科学家发现控制踏步模式的肌肉内两个重要传入信号：与地面接触和髋关节（hip joint）的弯曲和伸展。当研究者测量一个瘫痪病人背负Lokomat行走时脊髓环路活动时发现，病人的脊髓活动模式和正常自愿者一样，差别在于信号不足以联通肌肉。通过行走练习可以增加脊髓的信号。……

植入电极

 几年前Harkema开始在几个对行走训练没有效果的病人上测试硬膜外刺激（epidural stimulation）。她在脊髓最外层放置电极，给予刚刚低于阈值的刺激。因为脊髓接收了大脑大量的传入，它对感觉传入的响应并没有像对大脑传入那么强。这种刺激的目的是使脊髓对感觉信号更加敏感，从而触发脊髓固有的运动程序。Harkema仅在三个病人上实验了这种方法。通过7个月的刺激联合标准训练，他们在瘫痪多年后可以第一次站立起来。Harkema报道其中一个病人当在接受硬膜外刺激时，他可以重新控制他的脚趾和脚踝，仰卧时可以将他的膝盖弯曲90度。她认为：当脊髓处在正确的功能状态时，你不需要对这些运动做太多的事情。但是，还没有任何一个病人可以行走。她认为当她的团队调整刺激并安装16道刺激电极后，病人有可能踏步。……


促进新的连接生成

 让所损的脊髓长出新的轴突是再生研究的圣杯（holy grail）。去年在Science上发表的大鼠实验表明，即使大脑和脊髓之间仅存2%的连接，硬膜外刺激联合行走训练课促使被切断的脊髓产生新的连接。瑞士联邦理工大学神经假体中心和大脑意识研究所的Grégoire Courtine教授和他的同事运用迷你版训练病人行走的装置训练不完全损伤的瘫痪大鼠。三周的训练后大鼠可以踏出第一步，接着的五周后，这些大鼠可以爬楼梯，绕过障碍物。Courtine发现，经过训练，损伤部位成为新轴突的发生地。大约有45%的连接恢复。考虑到最初的切断仅有几根轴突保留，这个比例是惊人的。……

刺激肌肉

 感觉运动全损伤的病人，只有3%的机会再站起来。行走训练队并不能帮助这些病人行走。McDonald正在寻找是否有别的方法，比如刺激肌肉，能促进神经可塑性（neuroplasticity）发生。他运用周期功能性电刺激（cycling functional electrical stimulation，cFES）这项技术。该技术可以让完全瘫痪的病人在健身自行车上做骑自行车运动。他在今年Journal of Spinal Cord Medicine上发表的一项研究中报道，运用cFES技术的病人与对照组比较恢复运动功能的比例要高。

FES技术并不是一项新技术，上个世纪70年代就已用于帮助瘫痪的病人。克里斯托弗·里夫受伤5年后，McDonald使用周期性FES用于治疗他，当时里夫完全没有运动控制能力，医生的预测是永久的瘫痪。但是McDonald相信肌肉活动可以重新激活神经系统。经过每周三个小时的训练，三年后里夫可以移动他胳膊和腿上的一些肌肉。

根据Dietz和Harkema的研究，FES并不通过行走训练同样的方式激活脊髓环路。因此，Harkema建议不完全损伤的病人并不适合该项治疗。

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现在和未来

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 目前实验阶段的治疗方案正在发展。Courtine正在在灵长类动物上进行联合治疗（硬膜外刺激，药物治疗，和行走训练），以期用于人类。Dietz寻找方法用更少的损伤进行脊髓刺激。研究者使得该领域大踏步前进，但Courtine提醒还有很多要做：“我们不是朝着治愈的方向前进，我们是试图帮助人们改善他们的恢复。”

摘自科学美国人

http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=rewiring-a-damaged-spinal