Nature丨闭环迷走神经刺激助力脊髓损伤康复

摘要：脊髓损伤是一种破坏性的神经系统疾病，常导致患者上肢运动功能严重受损，严重影响日常生活自理能力和社会参与。尽管传统的康复训练能够在一定程度上促进功能恢复，但对于慢性脊髓损伤患者而言，神经可塑性的窗口期有限，恢复效果往往停滞不前。近年来，神经调控技术因其能够直接干

撰文丨易

脊髓损伤是一种破坏性的神经系统疾病，常导致患者上肢运动功能严重受损，严重影响日常生活自理能力和社会参与。尽管传统的康复训练能够在一定程度上促进功能恢复，但对于慢性脊髓损伤患者而言，神经可塑性的窗口期有限，恢复效果往往停滞不前。近年来，神经调控技术因其能够直接干预神经环路、增强突触可塑性而成为研究热点。其中，迷走神经刺激（VNS）因其能够通过激活胆碱能和去甲肾上腺素能系统，促进神经重塑，被认为是一种潜在的康复辅助手段。然而，单独使用VNS或单纯依赖康复训练的效果均存在局限性。来源于动物实验的研究表明VNS在特定运动任务执行时同步施加，能够显著增强运动皮层的突触可塑性，从而促进功能恢复。因此人们提出将高强度、任务导向性的康复训练与实时闭环迷走神经刺激（CLV）相结合，以优化神经可塑性的诱导过程。然而，这一方法在人类慢性脊髓损伤患者中的可行性和有效性尚未得到充分验证。

近日，德克萨斯大学达拉斯分校Michael P. Kilgard团队在Nature期刊上发表题为Closed-loop vagus nerve stimulation aids recovery from spinal cord injury的研究论文，通过闭环迷走神经刺激（CLV）联合任务导向性康复训练，证实该疗法能显著改善慢性不完全性颈髓损伤患者的上肢运动功能和日常生活能力，为脊髓损伤康复提供了创新性治疗方案。

本研究采用前瞻性、双盲、假刺激对照的随机临床试验设计（ClinicalTrials.gov注册号NCT04288245），共纳入19例慢性不完全性颈段脊髓损伤患者。所有参与者均接受微型迷走神经刺激器植入手术，并随机分为主动CLV组（n=10）和假刺激组（n=9）。康复训练采用高度个性化的游戏化系统，通过力传感器和运动捕捉技术实时监测患者的运动表现，并动态调整任务难度，确保训练强度始终处于患者的极限水平。CLV组的患者在成功完成特定动作时，系统会实时触发迷走神经刺激，以增强神经可塑性；而假刺激组则仅接受无电流的模拟刺激，以排除安慰剂效应。研究的主要评估指标包括手部捏力、腕部扭矩、GRASSP（上肢功能评分）以及日常生活活动能力（Jebsen-Taylor测试）。此外，研究还通过自动化算法优化刺激触发时机，并与人工触发方式进行比较，以提高CLV的精准性和可行性。

经过12周的干预（共36次训练），结果显示CLV在改善慢性脊髓损伤患者上肢功能方面具有显著效果。在运动功能方面，18/19例患者的手部捏力平均提升393 ± 102 %（936 ± 247克， P = 5×10⁻⁸），腕部扭矩增加152 ± 87 %（28.5 ± 16.8 N·cm， P = 0.007），表明CLV能够有效增强肌肉力量和运动控制能力。在临床评分方面，GRASSP总分提高4.1 ± 1.5分（ P = 0.01），且改善程度与训练时长呈正相关，提示长期干预可能带来更显著的收益。此外，运动不完全损伤患者（AIS C/D）的恢复效果更为突出，其中7/13例患者的GRASSP评分提升≥6分，而运动完全损伤患者（AIS B）的改善相对有限。在日常生活能力方面，Jebsen-Taylor测试评分提高7.5 ± 3.1分（ P = 0.03），SCIM-III中与上肢功能相关的项目也有显著进步，表明CLV不仅增强了运动能力，还切实提升了患者的实际生活自理能力。安全性方面，研究未报告任何严重不良事件，且VNS未对心血管或自主神经功能造成负面影响，证实了该疗法的安全性。此外，自动化刺激触发算法的表现优于人工触发，为未来大规模临床应用提供了技术支持。尽管双盲阶段的组间比较未达到统计学显著性（ P = 0.3），但CLV组表现出中等效应量（Cohen’s d = 0.58），与FDA已批准的脑卒中VNS疗法效果相当，提示其潜在的临床应用价值。

总而言之，经过12周采用微型植入物在成功运动时选择性激活迷走神经的治疗后，19名患者在手臂和手部力量以及日常生活活动能力方面表现出显著改善效果，表明CLV为慢性不完全性颈髓损伤患者提供了一条有前景的治疗途径。

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