脊柱植入物帮助晚期帕金森病患者流畅行走
当地时间11月6日，《自然-医学》（Nature Medicine）发布的一项研究显示，瑞士洛桑联邦理工学院（Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne，EPFL）的研究人员开发了一种脊柱植入物，可以向脊髓输送电刺激，极大地改善了一名晚期帕金森病患者的活动能力，使其可以流畅地行走，这种治疗效果已经持续了两年。
论文的主要作者、EPFL的神经外科医生乔斯林·布洛赫（Jocelyne Bloch）说:“目前还没有治疗帕金森病晚期出现的严重步态问题的方法，所以看到他能走路让人印象深刻。”
《中华神经科杂志》于2023年8月发表的一篇文章介绍，帕金森病（Parkinson′s Disease，PD）是第二常见的神经退行性疾病，在中国65岁以上老年人中的患病率为1.7%，2030年中国患病人数或达500万。其临床特征包括以运动迟缓、静止性震颤、肌强直和姿势平衡障碍为主的运动症状，和嗅觉减退、自主神经功能障碍、睡眠障碍、抑郁和认知障碍等非运动症状。随着帕金森病患者年龄的增长与疾病的进展，其运动症状与非运动症状会逐渐加重，可致患者残疾，给患者和社会带来极大的负担。
“正如作者们本人所说，这项研究目前较大的问题是应用的案例不多，它适用于这位患者，但未必适用于另一位患者，而且长期的效果也不清楚。但无论如何，在目前披露的个例上，效果是非常惊人的。”复旦大学复杂体系多尺度研究院首任院长、上海人工智能实验室领军科学家马剑鹏向澎湃科技表示。
马剑鹏的研究方向为生物物理、计算生物学及结构生物学，致力于发展针对生物体系研究的人工智能计算方法，将其与实验手段相结合，解决复杂生物体系中的重要问题。“我认为这种方法的发展前景是非常大的。神经科学难的问题之一就是，如果脊柱上的神经中枢全部断掉了，现有的方法无法将它们重新连接。如果他们能够搭一座‘桥’绕过去，是非常了不起的。”
脊柱植入物改善晚期帕金森病患者活动能力。
“现在，我甚至不再害怕楼梯了”
此次参与试验的患者名为马克·高蒂尔（Marc Gauthier），现年62岁，已经与帕金森病共同生活近30年。高蒂尔以前是一名建筑师，还是法国波尔多（Bordeaux）附近小镇的镇长。
过去，他接受过帕金森病的标准治疗方法，包括多巴胺替代疗法和脑深部电刺激（DBS）疗法。2004年，他接受了DBS治疗，医生将一种“神经假体”植入他的大脑深处，帮助他减轻了一些帕金森病症状，如震颤和僵硬。
近期，他患上了严重的行走障碍，DBS也无济于事。“我几乎再也走不动了，每天都会摔倒好几次。在某些情况下，比如进入电梯，我会踩在原地，就像我在那里被冻住了一样。”高蒂尔说。
两年前，EPFL的神经科学家格雷瓜尔·考廷（Grégoire Courtine）团队在洛桑大学医院（CHUV）为高蒂尔进行了精密的“神经假体”植入手术，该“神经假体”由一个紧靠在脊髓上、控制行走的电极场和一个植入腹部皮肤下的电脉冲发生器组成，可向脊髓的特定区域传递电脉冲，以激活功能障碍的神经元回路。植入的位置是高蒂尔的下背部，腰骶（指臀部上缘水平面的脊椎及以下的所有脊椎骨）脊髓的上方。
为对高蒂尔进行个性化刺激，考廷在他的腿和脚上安装了传感器，收集他行走缺陷和模式的数据，然后配置电刺激来补偿他的功能障碍，包括膝关节伸展无力或臀部肌肉收缩等问题。通过针对性的脊髓刺激编程，该装置可以实时适应高蒂尔的运动。
高蒂尔的行走障碍很快消失，目前，他每天约使用“神经假体”8小时，只有在长时间坐下或睡觉时才会关闭。
高蒂尔说:“三年前我被迫停止工作，经常待在家里，不可能走进一家商店。现在这种情况不会再发生了。我早上打开刺激，晚上关闭。它让我走得更好，更稳定。现在，我甚至不再害怕楼梯了。每个星期天我都会去湖边，步行约6公里。这太不可思议了。”
该技术的开发者考廷解释：“不同于帕金森病的常规治疗，它们针对受到产生多巴胺的神经元丧失的直接影响的大脑区域，该‘神经假体’针对负责在行走时激活腿部肌肉的脊柱区域，而这个区域似乎没有直接受到帕金森病的影响。”
他说：“开发一种‘神经假体’，电刺激脊髓以矫正帕金森病患者的运动障碍，是多年来研究脊髓损伤引起的瘫痪的治疗方式的结果。”2018年10月31日，该研究小组在《自然》（Nature）发表论文，表明已经成功将前述技术应用于因脊髓损伤而瘫痪的患者身上，使他们能自己站立，甚至可以短距离行走。
“我们的专长在于了解如何刺激脊髓，以便非常精确地调整腿部运动。”考廷（Grégoire Courtine)说，“这项研究的新颖之处在于将这种理解和技术应用于帕金森症。”
需要更大规模的研究
据《今日美国》报道，布洛赫表示，这种刺激器类似于几十年来用于治疗神经性疼痛的刺激器，尽管它必须精确定位，但植入手术很简单。
困难的部分是在正确的时间和地点传递能量脉冲。“如果你用错误的方式、错误的模式和错误的参数刺激，真的会扰乱步态。”洛桑大学医院神经调控专家爱德华多·马丁·莫罗德（Eduardo Martin Moraud）说。
马剑鹏表示，与DBS相比，该装置植入的位置比较浅，刺激量也不大，安全风险比较可控。但长期的电刺激会不会导致患者对其“麻痹”，需要长期的安全性评估。
据前述《今日美国》报道，随着疾病的进展，考廷预计他们将不得不重新调整设备，以防止每个患者病情倒退。
该报道还称，两名未参与这项工作的研究人员也表示，他们担心的是，结果可能是可变的。他们想了解它是否对每个人都足够有效，或者是否需要更多的侵入性技术来获得每个患者所需的特定数据。
目前，由于该试验只对一个人进行了测试，尚不清楚这种方法是否适用于其他帕金森病患者。“下一步将是进行随机对照试验。”美国路易斯维尔大学（University of Louisville）神经科学家苏珊·哈克玛（Susan Harkema）表示，她主要从事脊髓损伤患者刺激疗法研究。
哈克玛说，这篇论文中没有充分的数据证明这种方法将优于现有的标准疗法。过去已有数十项研究测试了脊髓刺激能否改善帕金森病患者的步态，但大多数研究只有少数参与者，因此疗效仍具有不确定性。“这个领域迫切需要更大规模的研究。”她说。
莫罗德表示，其研究团队已在第2名帕金森病患者身上植入该装置，该患者显示出早期进展迹象，研究人员尚未写下结果。他们计划再对6名帕金森病患者进行脊髓刺激疗法，更好地了解患者对刺激的反应有何不同，以及有些人是否根本不会受益。
在这项研究中，考廷和布洛赫还测试了单独的脊髓刺激疗法和脊髓刺激与DBS相结合的疗法，他们发现这两种刺激物的组合产生了较好的效果。
更先进的DBS系统可以记录大脑活动，因此研究人员正在研究一种策略，利用这些记录来了解步态冻结的电信号特征。这些数据可以用于一种反馈模式，以便在腿部需要的时候刺激脊髓。
“这种探索性的尝试非常值得做。希望国内的神经外科也能跟上，这是一个很好的理念，而具体的安全性等问题，未来可以慢慢研究。”马剑鹏说。
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