Nature Medicine | 深脑电刺激外侧下丘脑可以帮助瘫痪患者恢复行走能力

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洛桑联邦理工学院和洛桑大学医院的研究人员通过对外侧下丘脑进行深部脑刺激以改善脊髓损伤患者的行走能力并促进康复。12月2日，相关研究工作以“Hypothalamic deep brain stimulation augments walking after spinal cord injury”为题发表于《Nature Medicine》。

脊髓损伤（Spinal cord injury，SCI）破坏了大脑和腰椎脊髓神经元之间的信息交流，常导致瘫痪或运动功能受损，这些神经元必须被激活才能产生行走能力。

当脊髓损伤不完全时，来自位于大脑的脊髓投射神经元群的残余投射的重组恢复了足够程度的信息交流，以介导自发的行走能力的部分恢复。虽然大脑的许多区域与无损伤时的行走协调有关，但还不清楚哪些区域受到脊髓损伤的影响最大，也不清楚其他脑区能如何支持康复并帮助恢复行走能力。

对整个大脑中对生物扰动做出反应的区域和神经元进行优先级排序是神经科学领域的一个基本挑战。解决这一挑战的核心是开发出在大型生物体中同时实现解剖学和功能性全脑细胞分辨率成像的技术。

在这项最新研究中，研究团队使用3D成像技术绘制了脊髓损伤小鼠在康复阶段的大脑活动，以确定在此期间有哪些脑区参与行走。他们发现，外侧下丘脑（Lateral Hypothalamus，LH，该脑区通常负责唤起、进食和动力）区域的谷氨酸能神经元（LHVglut2）似乎在脊髓损伤后的康复中发挥重要作用，增加它们的活动可以改善行走能力，这为治疗干预提供了潜在新靶点。

然后，研究团队针对外侧下丘脑进行了深部脑刺激（deep brain stimulation），结果显示，该疗法立刻增强了各种脊髓损伤的小鼠和大鼠的行走能力。

脊髓损伤脑恢复过程中的时空全脑图。图片来源：Nature Medicine（2024）

接下来，研究团队测试了对外侧下丘脑进行深部脑刺激是否能改善两名慢性不完全脊髓损伤患者的行走能力。

结果显示，这两名原本需要依靠辅助设备行走且仍有步态问题的脊髓损伤患者，在外侧下丘脑深部脑刺激后，在10米和6分钟的步行测试中，行走能力都得到了改善，下半身运动能力也有所改善。当与康复治疗结合时，即使关闭深部脑刺激，患者的康复效果仍能持续。且未发生治疗相关不良事件。

DBS介导的脊髓损伤患者行走能力得到即时改善

研究结果凸显了针对特定脑区以最大限度地激活脊髓投射神经元、促进神经功能恢复的可能性。研究团队认为，尽管还需更大规模的研究对更多患者进行测试以评估其安全性，但用深部脑刺激激活外侧下丘脑的神经元能有助于恢复一些严重脊髓损伤患者的部分运动能力。

文章链接：

Hypothalamic deep brain stimulation augments walking after spinal cord injury