治疗后截瘫的大鼠又能走路了，现在我们知道原因了

在机器人辅助康复和电化学脊髓刺激的帮助下，临床相关脊髓损伤的大鼠恢复了对其瘫痪肢体的控制。但是，走路、游泳和爬楼梯的大脑指令是如何绕过损伤到达脊髓执行这些复杂任务的呢?EPFL的科学家们第一次观察到，大脑通过起源于脑干并投射到脊髓的替代路径来改变特定任务的运动指令。这种疗法触发了从运动皮层到脑干和从脑干到脊髓的新连接的生长，从而使大脑与损伤下方的脊髓重新连接起来。研究结果发表在自然神经科学3月19日。

“大脑通过受伤后仍然完好无损的神经系统区域发展出新的解剖连接，”EPFL的科学家Grégoire Courtine说。“大脑基本上是从大脑皮层重新布线的电路，脑干还有脊髓——一种广泛的重新布线，我们使用下一代全脑脊髓显微镜对其进行了前所未有的详细曝光。”

“恢复不是自发的，”EPFL的科学家和主要作者Léonie Asboth说。“你需要让动物进行高强度的康复训练治疗以便重新布线。在我们的案例中，这种疗法包括脊髓的电化学刺激和智能辅助装置中的主动物理疗法。”

在库尔蒂娜的实验室里，挫伤导致完全截瘫的大鼠通过脊髓电化学刺激和机器人辅助康复相结合的治疗学会了再次行走。先用药物刺激大鼠的脊髓，然后用电刺激受伤部位下方以激活腿部肌肉。与减轻身体重量的智能背带治疗相结合，提供自然的行走条件，在短短几周的训练后，大鼠恢复了对后肢的广泛控制，即使没有电化学刺激或背带。2012年，Courtine和他的团队展示了老鼠脊髓损伤可以爬楼梯和游泳与神经假肢康复。

将受伤大鼠在康复后的大脑与健康大鼠的大脑进行比较，科学家们能够识别出网状结构，即脑干中的一个区域，是恢复的关键。科学家们在转基因动物中使用光遗传学和化学遗传学发现了这种作用，这是一套精确的工具，可以激活和灭活大脑和脑干中定义良好的电路，以探测它们的功能。他们还利用日内瓦威斯生物和神经工程中心开发的一种新型、功能强大的光片显微镜来可视化神经束。除了表达荧光蛋白的神经束外，整个中枢神经系统都是透明的。通过将一层光穿过未切片的大脑和脊髓，科学家们获得了以前从未见过的3d图像，显示了健康动物神经束的组织，以及治疗如何在没有任何偏见的情况下重组这些通路。受伤的神经元不会自发再生，但损伤上方的神经分支会发生重组，从而产生新的连接。

人类的神经假体康复是否会导致类似的大脑、脑干和脊髓的重新布线，还有待观察。库尔蒂娜很乐观:“我们之前已经证明，神经系统的可塑性，即脊髓损伤后神经系统生长新连接的显著能力，在人类身上比在啮齿类动物身上更强大。我们目前正在对患有脊髓受伤洛桑大学医院(CHUV)。”

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