電刺激治療有望給癱瘓患者帶來巨大好處。自 2018 年以來，美國肯塔基州、明尼蘇達州和瑞士的實驗室有大量相似的案例研究成為頭條新聞。
《自然》（Nature）雜誌此前的一篇新聞報導，關注了該領域一系列的進展性研究，最初設計用來治療慢性疼痛的刺激器，現在已經幫助一批癱瘓患者扭動腳趾、彎曲雙腿或在支撐下行走。
Rob Summers 在美國肯塔基州的一家康復機構平躺著，突然意識到自己可以扭動大腳趾了。
自從一名肇事逃逸的司機造成 Summers 從胸部以下癱瘓後，他就再也無法做到這一點了。醫生告訴他，連接著他腿部的神經被切斷了，他再也不能移動下半身。醫生將其歸類為完全性損傷，Summers 癱瘓了。現在，他參與了一項開拓性的試驗，測試脊髓損傷患者接受電刺激治療的效果。
肯塔基州路易斯維爾大學（University of Louisville）的神經生理學家 Susan Harkema 簡直不敢相信，Summers 的腳趾可以動了。2009 年，當 Harkema 和她的同事在 Summers 的脊柱上植入一條微型電極條時，並沒有打算恢復他自己行動的能力，而只是希望證明脊柱包含人體站立和行走所需的所有神經。
圖 | Rob Summers 的脊椎完全受傷，醫生說這將使他無法行走（來源：Nature）
根據 Nature 的報導，長期以來，人們普遍認為脊髓損傷代表著大腦和四肢之間的連接被切斷。幾十年來，研究人員一直致力於修複這些連接，例如幹細胞治療。但是來自 Harkema 的研究小組和其他實驗室的研究結果表明，脊髓損傷患者的一些神經連接仍然完好無損，即使對那些遭受最嚴重脊髓損傷的人來說也是如此。電刺激治療似乎有助於放大在受傷部位傳遞的信息，並重建這些聯繫。
圖 | 經過兩年的恢復訓練，Rob Summers 在他的背部植入了硬膜外刺激器（來源：Nature）
Summers 神經連接的突然覺醒是一系列研究進展的一部分，這些進展為脊髓損傷的研究注入了活力。
2018 年，美國肯塔基州、明尼蘇達州和瑞士的實驗室有大量相似的案例研究成為頭條新聞。最初設計用來治療慢性疼痛的刺激器，現在已經幫助大約 12 名癱瘓患者扭動腳趾、彎曲雙腿或在支撐下行走，有些患者甚至能行走 1 公里。
這些電刺激設備似乎還提供了更廣泛的治療益處。在一些研究參與者身上，還看到了血壓、腸道和膀胱控制能力以及性功能都有所改善，對於脊髓損傷患者而言，這些生理功能往往比下肢的運動能力更重要。在某些情況下，這些益處甚至在關閉刺激物後依然存在。
這些研究結果增強了人們對改善生活質量的希望，甚至對多年或幾十年前癱瘓的人也是如此。研究結果顛覆了關於脊髓損傷的傳統觀點。“這是一個新的領域，”加州大學洛杉磯分校（UCLA）的生理學家 Reggie Edgerton 說。
如今，等待接受電刺激治療試驗的名單已有數千個名字，且至少有一家醫院已經開始提供這項試驗治療，費用高達數萬美元，不過在沒有得到正式批準之前，對所涉及的風險和好處尚缺乏全面評估。
對一些人來說，電刺激治療或許是一種聽起來很熟悉的過度宣傳。畢竟治愈癱瘓的努力已經花費了數億美元，到目前為止，除了大膽的預測和破滅的希望，收效甚微。
始於跑步機上的貓
在 20 世紀 70 年代，Edgerton 開始關注一個研究已久的模型，被切斷脊髓的貓可以懸掛在跑步機上，通過簡單的引導，它們的腿像登台階一樣運動，來訓練它們重新行走。經過練習，這些貓可以調整自己的步態以適應跑步機的速度，甚至可以改變方向，這些動作不需要大腦的信號輸入。
推動它們向前移動的脊椎回路，稱為“中樞模式發生器”，控制著它們的運動，而 Edgerton 試圖了解它是如何運作的。
1993 年，當 Harkema 加入 Edgerton 的實驗室時，她對脊柱並不是那麽感興趣。但當 Harkema 開始研究貓的時候，她對貓是如何恢復如此多的功能而著迷。Edgerton 委託 Harkema 在脊椎受傷的人身上做一個類似的實驗。他們認為，或許喚醒中樞模式生成器的嚴格訓練也能讓這些患者行走。
在跑步機上進行有體重支持的步進訓練，可以幫助脊髓受傷的人，特別是受輕傷的人，提高他們的運動能力。但是 Harkema 和 Edgerton 希望看到更大的影響。硬膜外刺激器似乎是一個不錯的選擇，它可以將電流傳輸到脊髓的下部。
自 20 世紀 60 年代以來，這種設備一直被用於治療慢性疼痛。但研究人員很早就發現他們可以做得更多。例如，在脊髓損傷的患者中，刺激器似乎可以降低無意識痙攣的發生率。
在一項研究中，研究人員對一些植入刺激器的脊髓損傷患者進行了測試，當加大刺激力度時，參與者開始有節奏地、自動地移動他們的腿。
維也納醫科大學的醫學物理學家 Karen Minassian 說：“這可能是，現在仍然是最直接的證據，證明了所謂的人類運動中樞模式發生器。”
甚至有案例研究顯示，電刺激可以恢復自主運動的能力，至少對那些在下半身保留了一些感覺和運動的人來說是這樣。
圖 | 研究人員使用平板電腦控制 Rob Summers 脊柱上的電極陣列（來源：Nature）
2002 年，亞利桑那州的研究人員報告說，一名 43 歲的脊椎受傷者經過訓練和電刺激治療，能夠以 “近乎不費力、協調的運動模式” 行走。
Harkema 和 Edgerton 開始討論使用相同方法的可能性。他們只是需要一個患者試驗來證明這個原理。而 Summers 決心成為他們想要測試的這個患者。
對站立行走的渴望
自從 2006 年的一個夏夜，Summers 被一輛超速行駛的汽車撞倒，導致癱瘓後，他一直拒絕相信這一點。
頭一年，經過緊張的康復治療，Summers 的四肢恢復了一些知覺，但下半身還是動不了。然而，他確信他只是需要正確的治療。因此，他和他的父母向世界各地的研究機構發送了 200 多封電子郵件。
正是這些努力，讓 Summers 在 2007 年 9 月來到了德克薩斯州的一個康復訓練工作室，在那裡他遇到了 Harkema。當 Harkema 提到她的團隊計劃研究硬膜外刺激時，Summers 很興奮。
在路易斯維爾，Summers 接受了兩年多的強化康復治療，以評估他是否有能力在沒有刺激的情況下恢復。
2009 年 12 月，Harkema 的團隊給他安裝了硬膜外刺激器。他們在 Summers 的脊椎和脊髓之間放置了 16 個電極陣列。一根電線將陣列連接到刺激器上，這是一個可充電的裝置，大約有一副撲克牌的一半大小，就在他臀部上方。然後醫生遠程控制著刺激器。
當研究人員打開刺激器時，薩默斯立刻感到一陣刺痛。三天后，研究人員試圖讓他站起來。起初，他所有的體重都是靠一根線束來支撐的。研究小組逐漸開始減少這種輔助，直到 Summers 能夠自己站立。
他看著鏡中的腿部肌肉收縮，“這不可能是真的，”他想。然後他環顧了一下房間，看到他的母親淚流滿面。
然而，與 6 個月後電刺激讓 Summers 可以扭動腳趾相比，這算不了什麽。
Harkema 的團隊希望刺激站立和步行時脊柱和腿部所需的神經回路，但他們並不指望從大腦得到任何幫助。Harkema 打電話給在洛杉磯實驗室的 Edgerton，告訴他關於 Summers 腳趾的事情。
“天哪，這不可能是真的，”Edgerton 回憶道，“每個人都會認為我們是江湖騙子。”
真正的突破
當 Harkema 和她的同事在 2011 年公布 Summers 案例的細節時，許多科學家對此表示懷疑。
“我不相信，”明尼蘇達州羅切斯特市梅奧診所的神經外科醫生 Kendall Lee 說。Lee 教授認為，一旦與大腦失去聯繫，它們就不會再回來。
但漸漸地，證據開始增多。Harkema 和她的團隊在 2014 年發表了另一項研究，涉及到 Summers 和另外三個人，其中包括兩名下半身沒有運動功能或感覺的人。最終結果顯示所有患者都恢復了一些自主活動。
很快，其他人開始在人類身上嘗試這種方法，並希望看看是否能讓參與者從跑步機上邁出一步。
瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）的神經學家 Gregoire Courtine 也曾和 Edgerton 一起工作。2008 年，他來到歐洲，研究硬膜外刺激對齧齒動物的作用，最終在恆河猴身上進行了實驗。
2015 年，Courtine 覺得自己已經準備好在人類身上測試這項技術了。
他的團隊使用了 Harkema 曾經使用過的同一種硬膜外刺激器，但對軟體進行了微調，使該設備能夠提供與行走同步的刺激模式。
“我們試著激活脊髓，就像大腦被訓練的那樣。”Courtine 說。與 Harkema 的研究還有一個主要的不同之處，Courtine 的團隊招募了一些沒有完全癱瘓的人，希望這組人比完全癱瘓的人更容易恢復。
圖 | Sebastian Tobler（中）在研究人員 Grégoire Courtine（右）和神經外科醫生 Jocelyne Bloch 的幫助下邁出了這一步（KEYSTONE/Valentin Flauraud）
與此同時，Edgerton 幫助梅奧診所的第三組人進行了另一項試驗。
2016 年，Lee、康復科學家 Kristin Zhao 和他們的同事開始複製 Harkema 的結果。他們招募了兩名參與者，在植入刺激器之前接受了近六個月的物理治療，然後進行了 10 個月的電刺激治療。研究的目的是為了證明，刺激和訓練可以提高他們的站立能力和自主移動下半身的能力。但第一個參與者實現這些目標的速度如此之快，以至於研究人員決定將步行添加到試驗方案中。
2018 年秋季，這三個團隊公布了前 8 名試驗參與者的結果。總共有六個人在吊帶、拐杖或雙杠的幫助下完成了某種形式的地面行走。另外兩組也體驗到了好處，在刺激治療下，他們能夠獨立地坐著和站著，其中一組可以在跑步機上有支撐地走幾步。
西雅圖華盛頓大學（University of Washington）康復醫學研究員 Chet Moritz 表示，“這才是真正讓我覺得有突破的地方。”
誇大其詞還是近在咫尺？
不過，這個領域以前也曾經有過激動人心的“突破”，例如幹細胞研究所展示的修複神經損傷的希望。研究顯示，當癱瘓老鼠的脊椎被注射了幹細胞後，它們奇跡般地恢復了行走或使用爪子的能力。
治愈方法似乎已經近在咫尺了。
然而，在人們身上複製這些結果是很困難的。密西西比州傑克森衛理公會康復中心的神經學家 KeithTansey 說，儘管幹細胞的人類試驗仍在進行，其中一些顯示出有希望的結果，但來自資助者、患者和研究人員對這種方法的興奮感已經減少了。
其他治療癱瘓的高科技手段，如腦機接口，仍在研發之中，動力外骨骼系統也已經上市，但價格昂貴。不過這些高科技手段沒有解決恢復神經聯繫的潛在問題。
梅奧診所的神經學家 Peter Grahn 說，“我們都聽說過‘五年後會有一種神奇的藥丸’之類的話，你總是聽到這樣的話，因為五年的時間太長了，每個人都會忘記。”
但對很多感興趣的監視者來說，電刺激治療顯示出的前景遠遠超出了炒作。尤其值得一提的是，它在治療慢性疼痛方面已有悠久的歷史，位於俄勒岡州胡德河的脊髓損傷倡導組織 Unite 2 Fight Paralysis 的執行董事 Matthe Wrodreick 表示，這種設備已經被植入成千上萬的人體內。這並不意味著該策略會成功，但至少審批的道路已經暢通。
關於電刺激治療是如何起作用的，以及為什麽一些好處在關閉刺激器後仍然存在，目前尚存未知。越來越清楚的是，對於許多被認為是完全癱瘓的人來說，大腦中控制運動的一些神經通路確實存在，它們只是處於休眠狀態，不能引起損傷部位下方神經元的反應。硬膜外刺激似乎使神經元更容易興奮——當面對大腦發出的移動腳趾或開始走路的信號時，神經元更容易興奮。
圖 | Rob Summers 和其他人的重新站立和行走需要輔助和密切監控，這也只是他們報告所經歷的好處之一（來源：Nature）
至於為什麽有些參與者會持續受益，有兩種可能的解釋。電刺激可以讓個人通過鍛煉更充分地參與康復，加強肌肉和神經聯繫；或者它可能促進神經的可塑性，這有助於重新連接損傷周圍的神經回路。這是一種特別誘人的可能性，因為隨著時間的推移，這可能意味著有改進的潛力。
儘管如此，研究人員仍未確定誰會從這個過程中受益最多。Harkema 說，在路易斯維爾被植入的 20 人都恢復了一些自主運動。但在 Tansey 看來，並不是每個脊髓損傷的人都能得到改善。他想要找到一種方法來篩選個體，因為在脊柱內植入醫療設備並不是一件小事，是有風險的。
雖然這種刺激器已被美國食品和藥物管理局（FDA）批準用於治療慢性疼痛，但它們偶爾會產生危險的副作用。接受者報告說，他們被震驚、燒傷或遭受神經損傷，導致肌肉無力，甚至癱瘓。美聯社 2018 年的一項調查發現，自 2008 年以來，電刺激器已收到近 8 萬份受傷報告，超過了除胰島素泵和金屬髖關節置換手術外的任何其他醫療器械。
這也可能是脊髓損傷患者特有的風險，他們更容易受到感染，骨密度通常較低。在 Harkema 的團隊的最新研究中，一名參與者的髖關節骨折。
報告中也有一些難以解釋的問題。
2015 年，患有脊髓損傷的 Xander Mozejewski 加入了 Edgerton 的一項試驗，以測試非侵入性 “經皮” 刺激的效果。後來，他的下半身開始感到痙攣和疼痛，並逐漸加重。2016 年，醫生植入了一種硬膜外刺激器，試圖控制痙攣，但該設備似乎讓情況變得更糟，Mozejewski 最終將其移除。2018 年，他對加州大學洛杉磯分校、Edgerton、神經恢復技術公司（NeuroRecovery Technologies）以及其他公司提起醫療事故訴訟。
Edgerton 與他人共同創辦了這家位於加州聖胡安卡皮斯特拉諾（San Juan Capistrano）的公司。這起案件仍在審理中，但在向 Nature 雜誌提供的一份聲明中，神經再生技術公司的首席執行官 Nick Terrafranca 說：“該刺激器已用於 60 多名研究參與者，沒有直接與使用該公司開發和提供的設備相關的不良事件報告。”TerraFranca 補充說，該公司記錄的副作用，包括肌肉痙攣，“本質上是短暫的”。
Harkema 的研究也受到了一些批評。2015 年，她的一位同事給路易斯維爾大學的機構審查委員會、人類受試者保護計劃（Human Subjects Protection Program）和美國國家殘疾、獨立生活與康復研究所（National Institute on Disability, Independent Living and Rehabilitation Research, NIDILRR）寫信，表達了對 Harkema 的四項研究的擔憂。
一項內部調查顯示，這些科學家未能跟蹤和監測不良事件，偏離了研究方案，記錄有誤。結果，NIDILRR 取消了其中一項研究的資助。這項研究花費 91.4 萬美元，研究肌肉鬆弛劑和跑步機訓練對脊髓損傷患者的影響。美國人類研究保護辦公室（US Office for Human Research Protections）也進行了調查，但沒有對 Harkema 實施製裁。該機構表示，Harkema 團隊采取的糾正措施已經充分解決了不遵守規定的問題。
Harkema 承認她的團隊並沒有很好地保存記錄，但是她否認了所有關於嚴重錯誤行為的指控。
Harkema 的研究一直在快速進行。新澤西州的克里斯托弗和達納裡夫基金會 (Christopher & Dana Reeve Foundation) 正在路易斯維爾的實驗室裡支持對另外 36 名患者進行硬膜外刺激試驗。截至 7 月，已有 11 人被植入刺激器。
盲目與樂觀
對新療法的需求，也催生了脊髓損傷醫療旅遊產業。在曼谷，世界醫療中心醫院（World Medical Center Hospital）向任何符合醫院標準並能負擔得起 7 萬美元以上價格的人提供硬膜外麻醉。
這家醫院隸屬於一家名為 Unique Access Medical (UAM)的公司，病人服務主管 Henning Kalwa 表示，截至今年 7 月，這家醫院已經進行了 70 例植入手術。Kalwa 在領英的一篇公開帖子中寫道，“當神經學領域的其他同事還在忙著研究、試驗的時候，FDA 在尋求治療截癱和四肢麻痹的過程中，UAM 已經成功地治療了病人。”
Courtine 警告脊髓損傷患者不要在臨床試驗外進行硬膜外刺激治療。他曾看到刺激器被植入了錯誤的位置，他指出，即使是最頂尖的科學家也沒有就如何配置刺激和訓練達成一致。“現在還為時過早，”他說。
Tansey 擔心，在突然出現的各種診所，盲目接受可能不起作用的未經監管的硬膜外刺激或幹細胞治療，可能會將嚴肅的研究半途而廢。
對科學家來說，重點仍然是進行研究。對於如何推動科學進步，每個小組似乎都有自己的想法。
Harkema 的團隊繼續為 Reeve 資助的研究招募參與者，她還開始了一個研究刺激和訓練對腸道和膀胱功能有影響的項目。
與此同時，Courting 在荷蘭埃因霍溫聯合創辦了一家名為 GTX medical 的公司，為脊髓損傷患者開發一種定製的刺激器，他希望這項技術能在幾年內問世。
他的團隊還開展了一項研究，對 20 名康復不到一個月的患者進行硬膜外刺激試驗。他說，在這些人身上，“確實有可能看到神經系統的恢復”，甚至可能長出新的神經纖維。
圖 | 在治療期間，Rob Summers 得到了他的服務犬 Bear 的支持（來源：Nature）
最初的研究結束後，Summers 離開肯塔基州，在美國各地奔波，2018 年，他搬回到路易斯維爾，參加了另一項關於站立、踏步和自主運動的研究，他現在正在使用他的第二台刺激器。
Summers 說，這些刺激脈衝“更脆、更乾淨”，每天他都覺得自己達到了一個新的里程碑。在 4 月的一個星期二的早晨，他把刺激器打開，系在腳輪上金屬框架上的吊帶上，然後開始在路易斯維爾弗雷澤康復研究所（Frazier Rehabilitation Institute） 12 樓的長廊上蹣跚而行。
Summers 的行走方式有驚人的進步，而且他還在不斷進步。但這仍是一個正在進行的實驗。他還不能在公園裡散步，甚至不能在公寓裡閑逛。
作為一個永遠的樂觀主義者，Summers 把電刺激看作是一種治療方法。對他來說，最大的好處是最不顯眼的改善血壓、膀胱和腸道控制、性功能和體溫調節。還有一些更瑣碎的感覺，比如一對新襪子帶來的感受。“我能感覺到它的柔軟，”他說，“我能從這些小事中找到樂趣，這太瘋狂了。”
-End-
責編：王新凱
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