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科学家们现在对我们的身体对脊髓损伤的反应以及可能指导恢复的特定细胞有了更好的了解。在11月9日发表在《自然》(Nature)杂志上的一项研究中，研究人员对9名先前瘫痪的患者进行了跟踪调查，这些患者接受了电刺激疗法后恢复了行走能力，并将他们的研究结果与接受类似治疗的小鼠进行了比较。研究小组在动物模型中发现了两种神经群，它们似乎在损伤后协调神经细胞之间的连接重新布线。如果这些神经元在人类中以同样的方式发挥作用，它可能会为脊髓损伤带来更好的靶向治疗。
2018年，科学家首次认识到，刺激受伤部位附近的神经——这一过程被称为硬膜外电刺激(EES)——可以缓解脊髓损伤后的疼痛，并在结合强化物理治疗的情况下恢复他们的行走能力。但据接受《科学》杂志采访的专家称，尽管这种方法是少数几种具有显著临床效果的方法之一，但EES的工作原理从未完全清楚。
为了探究这种疗法背后的机制基础，瑞士洛桑联邦理工学院(Swiss Federal Institute of Technology, Lausanne)的神经科学家gracimgoire Courtine和他的同事们对9名患者进行了为期5个月的EES、物理治疗和康复治疗。他是2018年研究的一部分。其中6人受伤后腿部仍有一些知觉，但其中3人腰部以下完全瘫痪。在整个治疗过程中，研究小组绘制了每位患者的神经细胞活动图。
随着每个人的进展和恢复行走能力，受伤部位附近的神经活动水平下降。然而，这对团队来说并不意外。库尔蒂纳告诉《自然》杂志，这反映了大脑在学习过程中发生的事情。“当你学习一项任务时，这正是你所看到的——当你做得更好时，激活的神经元越来越少，”他说。洛桑大学的合著者乔斯林·布洛赫在接受《新科学家》采访时指出，脊髓损伤后，身体会做出很多“混乱的反应”。康复过程“组织了细胞网络，你实际上增加了一种特定类型细胞的活性，而所有其他细胞都没有被激活。”
总之，这些发现向研究小组表明，可能有一个神经元子集负责协调一个人的恢复。科学家们决定在老鼠身上探索这个想法，在动物身上诱导脊髓损伤，并模仿恢复过程，试图概括他们的发现。当他们将小鼠版的EES应用于后腿瘫痪的小鼠时，他们看到了与在人类身上看到的相同的活动抑制。
接下来，研究人员测量了小鼠脊髓组织中神经元群体的基因表达，并根据它们的表达谱将神经元分类为亚群。利用机器学习算法，该团队能够绘制出与人类患者恢复轨迹阶段相对应的基因表达变化。
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具体来说，该算法确定了两个兴奋性中间神经元亚群(连接运动神经元和感觉神经元的神经细胞)，它们表达遗传标记Vsx2和Hoxa10，作为动物恢复的潜在驱动因素。当科学家们应用光遗传学来灭活这些细胞时，老鼠再次失去了行走的能力，只有当细胞被激活时才能恢复行走的能力。《科学》杂志报道，在没有脊髓损伤的小鼠中，沉默这些细胞没有任何作用，这表明这些细胞只有在受伤后才成为运动所必需的。
昆士兰大学研究脊髓损伤的神经学家马克·瑞滕伯格(Marc Ruitenberg)没有参与这项研究，他在接受《新科学家》杂志采访时说，这些发现给脊髓损伤患者带来的希望“令人难以置信”。
其他研究人员的解释更为谨慎。加州索尔克生物研究所(Salk Institute for Biological Studies)的神经科学家艾曼·阿齐姆(Eiman Azim)告诉《自然》杂志(Nature)，我们还没有能够像操纵老鼠神经元那样操纵人类神经元的技术，因此目前还不可能收集到EES在人类身上引起同样变化的直接证据。他说，尽管如此，他怀疑同样的神经元可能会导致研究小组在病人身上看到的效果，因为脊椎动物的脊柱结构非常相似。
据《科学》杂志报道，库尔蒂纳成立了一家名为onWARD的初创公司，将这项技术商业化，并计划于2024年在美国招募患者进行新的试验。该小组的一些成员，包括库尔蒂纳，之前曾使用EES来恢复非人类灵长类动物的手臂运动和握力，库尔蒂纳告诉《科学》杂志，他对EES是否能恢复其他因受伤而失去的功能很感兴趣，比如膀胱和肠道控制，或者性生活的能力。
