瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）和洛桑大学医院（CHUV）的研究人员，在格雷戈里·科蒂尼（Grégoire Courtine）教授和乔斯琳·布洛赫（Jocelyne Bloch）教授的带领下，取得了脊髓损伤（SCI）治疗的重大突破。通过对外侧下丘脑（LH）进行深部脑刺激（DBS），研究团队改善了两名部分脊髓损伤患者的下肢运动功能，极大地提高了他们的自主能力和生活质量。
来自奥地利卡佩尔的54岁沃尔夫冈·雅格尔（Wolfgang Jäger）自2006年滑雪事故导致脊髓损伤以来一直坐在轮椅上。他参与了这项临床试验，亲身体验了深部脑刺激如何恢复他的行动能力和独立性。“去年度假时，用刺激器走几步到海边再回来完全没有问题，”雅格尔分享道，描述了DBS带给他的新自由。除了行走，这种疗法还改善了他的日常生活任务。“我还能够够到厨房橱柜里的东西，”他补充说。
DBS是一种成熟的神经外科技术，涉及将电极植入特定的大脑区域以调节神经活动。传统上，DBS用于治疗帕金森病和特发性震颤等运动障碍，目标是负责运动控制的大脑区域。然而，将DBS应用于外侧下丘脑以治疗部分瘫痪是一个新颖的方法。通过聚焦于LH，Neurorestore的研究人员利用了一条之前未被考虑用于运动恢复的神经通路。
在《自然医学》杂志上发表的研究中，不仅DBS在康复期间立即显示出增强行走的效果，而且即使在关闭刺激器后，患者也表现出长期的改善。这些发现表明，治疗促进了残留神经纤维的重组，从而带来了持续的神经学改善。
“这项研究表明，大脑对于从瘫痪中恢复至关重要。令人惊讶的是，大脑无法充分利用脊髓损伤后存活的神经元投射。在这里，我们发现如何利用一个之前未知与行走产生有关的小脑区，来激活这些残留连接，增强脊髓损伤患者的神经学恢复，”EPFL、洛桑大学医院（CHUV）和UNIL的神经科学教授兼NeuroRestore中心联合主任科蒂尼教授表示。
基础神经科学与神经外科精确性的结合
这一DBS疗法的成功依赖于两种互补的方法：新型动物研究方法带来的发现，以及将这些发现转化为人类的精确手术技术。手术过程中，研究人员使用详细的脑扫描引导小电极的精确位置，由布洛赫在CHUV进行，患者全程清醒。
“一旦电极就位并开始刺激，第一名患者立刻说，‘我感觉到了我的腿。’当我们增加刺激时，她说，‘我有走路的冲动！’这种实时反馈确认我们瞄准了正确的区域，即使这个区域从未被认为与控制腿部有关。在那一刻，我知道我们见证了一个重要的解剖功能组织发现，”洛桑大学医院（CHUV）、UNIL和EPFL的神经外科医生及教授、NeuroRestore中心联合主任布洛赫教授说道。
外侧下丘脑在行走恢复中的作用
将LH确定为瘫痪后运动恢复的关键角色本身就是一个重要的科学发现，因为这一区域传统上仅与觉醒和进食等功能相关。这一突破源于一种新的多步骤方法的发展，该方法始于全脑解剖和功能映射，以确定该区域在行走中的作用，随后在临床前模型中进行实验，以确定参与恢复的具体电路。最终，这些结果导致了人体受试者的临床试验。
“基础研究，通过创建详细的全脑图谱，使我们能够识别外侧下丘脑在行走恢复中的作用。没有这项基础工作，我们就不会发现这个区域在行走恢复中的意外作用，”研究的主要作者之一乔丹·斯凯尔（Jordan Squair）表示。
Wyss中心的先进成像平台在这一研究中发挥了关键作用，提供了高分辨率成像能力，使研究团队能够绘制整个大脑的神经元解剖和功能活动，从而识别外侧下丘脑。
结合DBS与脊髓植入物以增强恢复
这些显著的结果为增强SCI恢复的新治疗方法铺平了道路。未来的研究将探索将DBS与其他技术（如已证明可恢复SCI后运动的脊髓植入物）相结合。“结合我们的两种方法——大脑和脊髓刺激——将为脊髓损伤患者提供更全面的恢复策略，”科蒂尼教授表示。
参考文献：
Cho, N., Squair, J.W., Aureli, V. et al. Hypothalamic deep brain stimulation augments walking after spinal cord injury. Nat Med (2024).
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