颈脊髓硬膜外电刺激募集上肢运动神经元

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脊髓损伤后会导致神经纤维断裂、神经元死亡或缺失、神经信号传导中断，造成患者不同程度的瘫痪。感觉和运动功能的恢复有利于改善脊髓损伤患者的生活质量。临床前和临床研究表明，腰骶脊髓硬膜外电刺激(epiduralelectricalstimulation，EES)可以在脊髓损伤后重新激活脊髓感觉运动回路。控制上肢肌肉的颈神经回路与腰骶神经回路相似，颈脊髓EES也可以改善四肢瘫痪后的手臂和手部运动。然而，颈部脊髓EES选择性调节上肢特定运动核的能力尚不清楚。

近日，洛桑联邦理工学院的GrégoireCourtine和瑞士弗里堡大学MarcoCapogrosso教授的研究团队将颈脊髓的计算模型与猕猴的电生理实验相结合，探索EES募集上肢运动神经元的机制，并描述颈接口的选择性。

研究人员首先建立颈脊髓计算模型，将颈脊髓体积传导模型与神经纤维和神经元的神经物理模型相结合，来预测颈脊髓EES对神经纤维和神经元的募集情况。同时利用模拟的环境评估硬膜外间隙不同位置的电刺激（内外侧刺激、喙尾侧刺激）引起的对神经纤维和细胞的相对募集。然后，根据猕猴脊髓尺寸设计并制造了两种多电极脊髓植入物，植入移植物后进行计算分析与电生理实验研究猕猴颈脊髓EES激活手臂和手部运动神经元的机制、对运动神经元的募集情况以及运动神经元募集跨突触性质的电生理学评估。

图猴颈脊髓的形态

模拟计算结果表明：颈脊髓的EES通过直接刺激感觉传入神经，经突触募集运动神经元。其中，电极的位置是实现节段选择性的关键因素，外侧电刺激能够实现运动神经元的节段特异性。另外，在运动过程中颈段EES调节肌肉的反应，这种调节依赖于运动相位，并可能促进上肢肌肉的协同效应。

该研究成果近日发表于NatureCommunications期刊，这些建模手段有利于神经技术的发展，对于临床应用的准确定量估计至关重要。通过对颈脊髓硬膜外电刺激对改善四肢瘫痪患者的手臂和手的控制具有一定的指导意义。

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编辑：李佳音

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