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 在康复方面具有潜力，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称，深部脑刺激（DBS）可以有效增强因脑损伤导致手臂和手部瘫痪患者的运动功能，早期人体和猴子试验已取得令人欣喜的结果。
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脑外伤或中风而减弱的手臂和手部力量和功能。
在猴子和人类患者身上进行的初步试验显示出了令人欣喜的结果，为已经广泛使用的脑刺激技术的新的临床应用开辟了道路，并为了解脑损伤导致的运动缺陷背后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，”资深通讯作者、匹兹堡大学物理医学和康复学助理教授 Elvira Pirondini 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，但人们对使用刺激大脑以改善上肢运动功能的神经技术的兴趣日益浓厚。”
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与康复学助理教授。图片来源：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（控制自主运动的关键脑区）与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，导致运动障碍，包括手臂和手部部分或完全瘫痪。
深部脑刺激：一种有前途的解决方案为了增强现有但较弱的连接的激活，研究人员建议使用深部脑刺激 (DBS)，这是一种外科手术，涉及将微型电极放置在大脑的特定区域，以提供调节异常大脑活动的电脉冲。在过去的几十年里，DBS 彻底改变了帕金森病等神经系统疾病的治疗方法，提供了一种控制症状的方法，而这些症状曾经很难单靠药物来控制。
“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提高，DBS 正被视为帮助中风幸存者恢复运动功能的有希望的选择，”该项目资深作者兼外科负责人、医学博士、哲学博士、神经外科教授兼副主任、匹兹堡大学癫痫和运动障碍项目主任 Jorge González-Martínez 表示：“它为全世界数百万人带来了新的希望。”
医学博士、哲学博士Jorge González-Martínez，匹兹堡大学神经外科教授兼副主任，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受另一个成功的匹兹堡项目（该项目利用电刺激脊髓来恢复中风患者的手臂功能）的启发，科学家们假设，使用深部脑刺激（DBS）刺激运动丘脑（位于大脑深处的结构，是运动控制的关键中继枢纽）可以帮助恢复日常生活中必不可少的动作，例如抓握物体。然而，由于该理论之前尚未进行过测试，因此他们首先必须在猴子身上进行测试，猴子是唯一一种与人类具有相同运动皮层和肌肉连接组织的动物。
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患有脑损伤以影响其手部有效使用的猴子体内。
一旦开启刺激，肌肉的激活度和握力就会显著提高。重要的是，没有观察到不自主运动。
为了验证该程序是否能够使人类受益，研究人员对一名患者使用了相同的刺激参数，该患者准备在运动丘脑中植入 DBS，以帮助缓解因严重机动车事故造成的脑损伤而引起的手臂震颤，该事故导致了双臂严重瘫痪。
一旦再次开启刺激，手臂运动的范围和强度就会立即得到改善：与没有刺激相比，参与者能够举起中等重量的重物并且更有效、更顺畅地伸手、抓握和举起水杯。
神经系统治疗的未来方向为了帮助将这项技术带给临床上的更多患者，研究人员目前正在努力测试 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患者的手臂和手部功能。
参考文献：“通过针对性电刺激运动丘脑增强皮质脊髓输出”，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
这项研究由匹兹堡大学物理医学与康复系和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美国国立卫生研究院(R01NS122927-01A1) 也提供了额外资金。
来源：匹兹堡大学
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