匹兹堡大学的研究人员报告说，深部脑刺激（DBS）可以有效增强因脑损伤而导致手臂和手部瘫痪的个体的运动功能，早期的人体和猴子试验取得了有希望的结果。
匹兹堡大学医学院的一项研究表明，深部脑刺激（DBS）可以快速改善中风和创伤性脑损伤患者的手臂和手部功能。对猴子和人类的测试表明 DBS 在康复方面的潜力，正在进行的研究旨在提高治疗的有效性和安全性
匹兹堡大学的研究人员报告说，深部脑刺激（DBS）可以有效增强因脑损伤而导致手臂和手部瘫痪的个体的运动功能，早期的人体和猴子试验取得了有希望的结果。
匹兹堡大学医学院的研究人员证明，深部脑刺激可以立即改善因创伤性脑损伤或中风而减弱的手臂和手的力量和功能。
在猴子和人类患者身上进行的初步试验显示出有希望的结果，为已经广泛使用的脑刺激技术的新临床应用开辟了道路，并为脑损伤引起的运动缺陷的神经机制提供了见解。
“手臂和手部瘫痪严重影响了全世界数百万人的生活质量，”皮特大学物理医学和康复助理教授、资深作者兼通讯作者埃尔维拉·皮隆迪尼博士说。 “目前，我们还没有针对中风或脑外伤患者的有效解决方案，但人们对使用神经技术刺激大脑以改善上肢运动功能越来越感兴趣。”
研究人员在《自然通讯》杂志上发表了他们的研究成果。
Elvira Pirondini 博士，匹兹堡大学物理医学和康复学助理教授。图片来源：蒂姆·贝特勒 (Tim Betler)，UPMC
神经连接和运动控制
严重脑外伤或中风引起的脑损伤会破坏运动皮层（控制随意运动所必需的关键大脑区域）和肌肉之间的神经连接。这些连接的减弱会阻碍肌肉的有效激活，并导致运动缺陷，包括部分或完全手臂和手麻痹。
深部脑刺激：一个有前途的解决方案
为了促进现有但已减弱的连接的激活，研究人员建议使用深部脑刺激（DBS），这是一种外科手术，涉及将微小电极放置在大脑的特定区域，以传递调节异常大脑活动的电脉冲。在过去的几十年里，DBS 提供了一种控制曾经仅靠药物难以控制的症状的方法，彻底改变了帕金森病等神经系统疾病的治疗方法。
“DBS 改变了许多患者的生活。现在，由于这些设备的安全性和精确度不断进步，DBS 正在被探索作为帮助中风幸存者恢复运动功能的一个有前途的选择，”该项目的资深作者和外科负责人 Jorge González-Martínez 医学博士说，博士、匹兹堡大学神经外科教授、副主席以及癫痫和运动障碍项目主任。 “它为全世界数百万人带来了新的希望。”
Jorge González-Martínez，医学博士、博士，匹兹堡大学神经外科教授、副主席以及癫痫和运动障碍项目主任。图片来源：匹兹堡大学
DBS 在中风康复中的创新应用
皮特的另一个成功项目利用脊髓电刺激来恢复中风患者的手臂功能，受到启发，科学家们假设刺激运动丘脑（一种嵌套在大脑深处的结构，充当运动控制的关键中继枢纽） – 使用 DBS 可以帮助恢复日常生活任务所必需的运动，例如抓取物体。然而，由于该理论之前尚未经过测试，因此他们首先必须在猴子身上进行测试，猴子是唯一与人类具有相同运动皮层和肌肉之间连接组织的动物。
临床试验和人体应用
为了了解运动丘脑的 DBS 如何帮助改善手臂自主运动的机制，并巧妙地确定植入物的具体位置和最佳刺激频率，研究人员将 FDA 批准的刺激装置植入到患有大脑损伤的猴子体内，这些损伤影响了它们的活动效率用他们的双手。
刺激一打开，就显着改善了肌肉的激活和握力。重要的是，没有观察到不自主运动。
为了验证该程序是否可以造福于人类，对一名接受 DBS 植入运动丘脑的患者使用了相同的刺激参数，以帮助治疗因严重机动车事故导致严重瘫痪的脑损伤引起的手臂震颤。双臂。
一旦再次开启刺激，手臂运动的范围和强度立即得到改善：参与者能够举起中等重量的重量，并且比没有刺激时更有效、更顺利地够到、抓握和举起饮水杯。
神经治疗的未来方向
为了帮助将这项技术带给更多的临床患者，研究人员现在正在努力测试 DBS 的长期效果，并确定慢性刺激是否可以进一步改善受创伤性脑损伤或中风影响的个体的手臂和手部功能。
参考文献：
“通过运动丘脑的定向电刺激增强皮质脊髓输出”作者：Jonathan C. Ho、Erinn M. Grigsby、Arianna Damiani、Lucy Liang、Josep-Maria Balaguer、Sridula Kallakuri、Lilly W. Tang、Jessica Barrios -Martinez、Vahagn Karapetyan、Daryl Fields、Peter C. Gerszten、T. Kevin Hitchens、Theodora Constantine、Gregory M. Adams、Donald J. Crammond、Marco Capogrosso、Jorge A. Gonzalez-Martinez 和 Elvira Pirondini，2024 年 9 月 31 日， 《自然》通讯。
DOI：10.1038/s41467-024-52477-1
这项研究得到了皮特大学物理医学和康复系以及神经外科系的内部资金支持。沃尔特·L·科普兰基金会、哈莫特健康基金会和(R01NS122927-01A1)。