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一个意想不到的大脑区域对脊髓损伤小鼠的行走恢复至关重要，这一发现引领了对人类的深部脑刺激疗法。这种方法恢复了两名部分脊柱损伤患者的腿部控制能力，使他们能够独立行走，甚至爬楼梯。
EPFL和洛桑大学医院（CHUV）的研究人员，在Grégoire Courtine 和Jocelyne Bloch教授的带领下，在脊髓损伤（SCI）治疗方面取得了一个重要的里程碑。通过将深部脑刺激（DBS）应用于大脑中一个意想不到的区域——外侧下丘脑（LH）——研究小组已经改善了两名部分脊髓损伤患者下肢运动的恢复，极大地提高了他们的自主性和幸福感。
Wolfgang Jäger现年54岁，来自奥地利卡佩尔。2006年，他在一次滑雪事故中脊髓受伤，此后一直坐在轮椅上。在参加临床试验时，他亲身体验了深部脑刺激如何恢复他的行动能力和独立性。Wolfgang Jäger分享道：“去年度假时，使用刺激装置走几步就能回到海边，这根本不是问题。”他描述了DBS给他带来的新自由。除了走路，这种疗法还改善了日常生活。“我还可以够到厨房橱柜里的东西，”他补充说。
DBS是一种成熟的神经外科技术，它涉及将电极植入特定的大脑区域来调节神经活动。传统上，DBS被用于治疗帕金森病和特发性震颤等运动障碍，通过瞄准大脑中负责运动控制的区域。然而，将DBS应用于下丘脑外侧治疗部分瘫痪是一种新颖的方法。通过专注于LH， neurorestore的研究人员发现了一条意想不到的神经通路，这条神经通路在运动恢复中从未被考虑过。
发表在《自然医学》（Nature Medicine）杂志上的这项研究表明，DBS不仅在康复期间显示出增加步行的立竿见影的效果，而且即使在关闭刺激时，患者也表现出持续的长期改善。这些发现表明，治疗促进了残余神经纤维的重组，有助于持续的神经系统改善。
“这项研究表明，大脑需要从瘫痪中恢复过来。令人惊讶的是，大脑不能充分利用脊髓损伤后存活下来的神经元投影。“在这里，我们发现了如何利用大脑中一个不知道参与行走产生的小区域，以参与这些残余连接并增强脊髓损伤患者的神经恢复，”洛桑大学医院和UNIL的神经科学教授，神经恢复中心的联合主任库尔蒂纳说。
基础神经科学与神经外科精确结合
这种DBS疗法的成功取决于两种互补的方法：在动物研究中发现的新方法以及将这些发现转化为人类精确的手术技术。在手术中，研究人员使用详细的脑部扫描来引导小电极进入大脑的精确位置，由CHUV的Bloch在患者完全清醒的情况下进行。
“一旦电极就位，我们进行刺激，第一位患者立即说，‘我感觉到了我的腿。当我们增加刺激时，她说，“我有想走路的冲动！”“这种实时反馈证实了我们瞄准了正确的区域，即使这个区域从未与人类的腿部控制联系起来。”在这一刻，我知道我们正在见证一个重要的发现，关于大脑功能的解剖组织，”布洛赫说，他是洛桑大学医院（CHUV）、UNIL和EPFL的神经外科医生和教授，也是神经恢复中心的联合主任。
外侧下丘脑在行走恢复中的作用
考虑到该区域传统上只与唤醒和进食等功能有关，确认LH在瘫痪后的运动恢复中起关键作用，本身就是一项重要的科学发现。这一突破来自于一种新的多步骤方法的发展，该方法从全脑解剖和功能映射开始，以确定该区域在行走中的作用，然后在临床前模型中进行实验，以建立与恢复有关的精确电路。最终，这些结果导致了人类参与者的临床试验。
“这是一项基础研究，通过绘制详细的全脑图谱，使我们能够识别行走恢复过程中的外侧下丘脑。如果没有这项基础工作，我们就不会发现这个区域在步行恢复中所起的意想不到的作用，”该研究的主要作者乔丹·斯奎尔说。
Wyss中心先进的成像平台在这项研究中发挥了关键作用，它提供了高分辨率的成像能力，使研究小组能够绘制整个大脑神经元的解剖和功能活动，从而能够识别外侧下丘脑。
联合DBS与脊柱植入物增强恢复
这些显著的结果为新的治疗应用铺平了道路，以增加脊髓损伤的恢复。未来的研究将探索将DBS与其他技术相结合，例如脊柱植入物，这些技术已经显示出在脊髓损伤后恢复运动方面的潜力。“整合我们的两种方法——脑和脊髓刺激——将为脊髓损伤患者提供更全面的康复策略”。
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