曾記得98年的夏天,一位國家級體操運動員在練習中,因事故不慎掉落,造成頸椎骨折,胸部以下高位截癱,她就是桑蘭。
其實,截癱離我們的生活并不遙遠,車禍、不慎摔落、先天或幼年的疾病都可能導緻下肢甚至四肢癱。特别是像地震這樣的自然災害過後,很多幸存者都會遭遇截癱,有的人形容它就像噩夢一樣可怕,傷者隻能在輪椅上度過餘生,甚至一輩子需要人照顧,而康複的希望十分渺茫。
科學家一直在緻力于研究如何使輪椅上的截癱傷員重新站起來。最近,瑞士蘇黎世聯邦理工學院的Grégoire Courtine等人在國際著名雜志Nature上報告了一種植入體内的無線裝置,它能夠讓實驗動物在發生脊髓損傷後,最短僅用6天就恢複癱瘓下肢的運動能力,今天就來聊一聊這個科學新發現吧!
什麼是截癱和脊髓損傷
截癱是脊髓損傷的一種。在醫學上常常把胸、腰段脊髓損傷造成下肢的感覺運動障礙稱為截癱,把頸段脊髓損傷後導緻的四肢感覺運動障礙叫做四癱。
由于頸段脊髓靠近體溫、呼吸中樞,該部位受傷的患者常常因呼吸衰竭而死亡,因此,生活中見到的癱瘓多為截癱。
脊髓損傷并非一旦發生就無法挽回,根據受傷的程度而表現有所不同,最輕的要數脊髓震蕩了。脊髓震蕩和大家熟知的腦震蕩十分類似,這類傷十分輕微,在肢體癱瘓數小時到數天後又回複了功能,并不留下什麼後遺症。
當一部分脊髓神經受到較重傷害時,感覺、運動功能并沒有完全喪失,叫做不完全性脊髓損傷。當脊髓實質完全性橫貫性受傷時,稱為完全性脊髓損傷,損傷平面以下的所有運動、感覺功能将完全喪失,且表現為痙攣、癱軟、反射亢進等異常狀态。
截癱難以康複
人體的組織由多種細胞組成,皮膚、黏膜細胞可以不斷地生長、增殖,但神經元是無法再生的,神經纖維雖可再生,但脊髓橫斷以後,混雜在一起的大量受損神經纖維也難以恢複原狀。
一直以來,許多科學家緻力于該領域的研究,有的試圖使神經細胞再生,但想要再生後的神經完全替代原有的功能卻成了難題。
有的試圖将上遊神經信号傳給機械假肢,但這種辦法适用于已經截肢的情況,或需要攜帶笨重器械,基本喪失了肢體的美觀性。因此,很多時候醫生和患者隻能期待奇迹的發生。
瑞士科學家有了新發明
Grégoire Courtine及同事發明了一組可以植入體内的無線裝置,一些安裝在大腦旁,負責接收和破譯大腦控制肌肉運動的生物信号,另一些裝置安裝在肢體的肌肉上,負責接收信号并刺激肌肉運動。
也就是說,大腦發出的運動信号經過這些裝置,繞過了受傷的神經直接傳遞給了肌肉,完成了機體運動的功能。
作者在癱瘓的猕猴身上進行了測試,在兩個星期内,受試猕猴的運動功能都有顯著的恢複。
目前,這項可喜可賀的研究成果已經被批準用在人體身上測試。誠然,使單個的肌肉收縮并不難,但實現走路、跑步等複雜的運動,需要多個肌肉的協調配合還是是一項巨大的挑戰。
除了運動,脊髓損傷還伴随位置覺、疼痛、觸覺等感覺的喪失,如何改善感覺功能也是科學家正在努力的方向。讓我們共同期待科學的進步,給更多的截癱患者帶來光明!
參考文獻
Marco Capogrosso et al. A brain–spine interface alleviating gait deficits after spinal cord injury in primates, Nature, doi:10.1038/nature20118
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