瑞士洛桑瑞士联邦理工学院生命科学学院神经修复和大脑精神研究中心的Andreas Rowald等设计并制作一种桨状电极，电极排列成如同支配腿部和躯干下部运动的背根组合。在建立高分辨率结构功能成像计算框架后，以优化手术方法将桨状电极置入脊髓，同时开发相应软件支持仿生刺激程序，为脊髓损伤瘫痪患者提供可迅速恢复运动功能的脊髓电刺激系统。研究结果发表于2022年2月的《Nature Medicine》杂志。
——摘自文章章节
【Ref: Rowald A, et al. Nat Med. 2022 Feb;28(2):260-271. doi: 10.1038/s41591-021-01663-5. Epub 2022 Feb 7.】最近研究发现，硬膜外电刺激（epidural electrical stimulation，EES）系统刺激背根入髓区不仅可缓解疼痛，而且可通过直径较大的传入纤维，激活神经根支配的分布在脊髓段内的运动神经元，在预定时间内调节运动神经元组合，以致重现步行过程中的自然时空激活模式，帮助脊髓损伤（spinal cord injury，SCI）患者恢复行走。前期临床研究表明，完全瘫痪的患者在EES治疗辅助下，经过强化训练可以达到在地上行走的目的。但研究结果尚停留在孤立的概念验证，必须依赖于科学技术的进步将研究转化为日常治疗手段。既往报道的神经科学技术还无法利用EES恢复SCI患者行走。瑞士洛桑瑞士联邦理工学院（EPFL）生命科学学院神经修复和大脑精神研究中心的Andreas Rowald等设计并制作一种桨状电极，电极排列成如同支配腿部和躯干下部运动的背根组合。在建立高分辨率结构功能成像计算框架后，以优化手术方法将桨状电极置入脊髓，同时开发相应软件支持仿生刺激程序，为脊髓损伤瘫痪患者提供可迅速恢复运动功能的脊髓电刺激系统。研究结果发表于2022年2月的《Nature Medicine》杂志。研究者首先设计由优化人工智能软件控制的复杂植入物，可用于刺激和激活支配躯干和腿部肌肉活动的脊髓区。然后，通过外科手术将该刺激系统的导线电极植入3例完全性脊髓损伤患者的脊髓上；经过训练，患者恢复在实验室外行走。脊髓电刺激系统的主要突破是植入长而宽的导线，其相接的电极排列与脊神经根完全一致，可以精确控制和调节支配特定肌肉的神经元。在瘫痪者的助行器上安装两个小遥控器，可通过无线连接平板电脑，平板电脑将信号转发到置于瘫痪者腹部的起搏器；起搏器反过来将信号传递给植入的脊髓的导线电极，刺激特定的神经元，从而使瘫痪者完成行走。研究结果表明，脊髓植入物激活后，参与实验的3例瘫痪者可以在一天内站立、行走、踩踏板和游泳，可以很好地控制躯干运动。建立在模仿自然功能的新植入物直接置于脊髓上，通过控制植入物，激活脊髓上调节支配特定肌肉群的神经元。在系统内将各种类型的活动编写成特定的刺激程序，患者可以在平板电脑上选择所需的活动，相应的信号转发到腹部的起搏器，触发肢体活动。 综上所述，该硬膜外电刺激系统可在短期内恢复脊髓截瘫患者的行走能力，效果惊人。而且几个月后仍能保持良好的疗效。重要的是，该技术完全微型化，适合受试患者遵循系统研究训练方案，恢复肌肉质量，可以在户外活动，参加社交生活，改善瘫痪患者的生活质量。
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