海瑟-伦杜立克（Heather Rendulic）在23岁时遭遇中风，这让她的左侧身体从此出现功能残疾。经过了将近10年的康复，她的左臂和左手功能仍然受损，哪怕是系鞋带、双手打字、或是切牛排这种日常小事，她也不能自己独立完成。现在的她，坐在匹兹堡大学的实验室中，成功用她的左手切牛排、抓取食物罐头，这些动作对于过去的她是不可能完成的任务。在匹兹堡大学（University of Pittsburgh）和卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon University）的研究人员开发的脊髓刺激植入物的帮助下，她的左手逐渐开始恢复功能。

▲接受治疗后，Heather Rendulic女士因中风失能的左手可以抓握罐头
（图片来源：参考资料[4]）

海瑟感叹道，“这是一种超现实的感觉，我的大脑可以再次连接到我的左臂和手。”

海瑟是一项研究的两名受试者之一，该研究表明，刺激脊髓的上半部分可以改善中风后患者的手臂和手部运动。这项研究近期发表在顶级学术期刊《自然》杂志的子刊Nature Medicine上，标志着运用脊髓刺激的方法有望解决患者中风后手臂及手部的虚弱和瘫痪问题。

脊髓刺激长期以来一直被用作慢性疼痛的治疗方法，近几年研究人员开始探索如何将它用于治疗因脊髓损伤而瘫痪的患者。这项研究是该技术首次被用于帮助中风后的患者，也是目前为数不多的可用于恢复中风后患者手臂和手部功能的医疗设备。尽管该研究只是一项初步探索，所招募的患者规模也不大（仅2人），其有效性和适用性仍然需要进一步的探索，但目前的研究结果让科学家们十分有信心，他们认为脊髓刺激最终可以让许多中风患者获益。

让“失联”的大脑和双手重新建立联系

在以往的研究中，控制腿部运动的神经元被认为是一个更容易实现的目标，因为腿部的神经元细胞比手臂上的神经元更为独立——后者在很大程度上依赖于脑细胞的指令。虽然中风会削弱脑细胞和脊髓之间的连接，但它并不会完全切断这种联系。研究人员想知道，如果他们利用技术来刺激两者间仅存的连接会发生些什么。研究人员没有使用电刺激来直接操控肌肉，而是通过刺激感官的输入，让患者自身来控制躯体的运动。

谈起研究的设计，文章的第一作者、匹兹堡大学脊髓刺激实验室主任Marco Capogrosso博士说道：“这些中风患者仍然可以移动他们的手臂，但无法完成功能性的操作。我们的想法是，利用现有的神经连接，而不是刺激肌肉，来尝试放大这些神经回路。”

芝加哥Shirley Ryan AbilityLab康复研究所技术和创新中心的执行主任Arun Jayaraman博士对于这项研究设计也十分赞赏，在他看来，由于中风发生在大脑中，人们一直认为在大脑之外应用刺激不会提供“同样的反馈”。但是这项研究反驳了这一假设，相反，它表明刺激脊髓，即从大脑到手和手臂肌肉的通路，可能有助于恢复受损的肢体功能。

瘫痪近10年，她重新体验用双手生活

基于这一研究设计理念，研究人员先在瘫痪的猴子上进行了测试，并进行了计算机建模，随后才展开了临床试验的患者招募。2021年，他们在两名多年前曾遭受中风的女性患者身上启动了该设备的试验，她们在中风后都伴有不同程度的躯体失能，其中一人便是海瑟。

研究人员在这2名患者的骨头和脊髓之间的空间植入了两个刺激电极，然后将她们连接到一个外部刺激器上，用一台键盘样的机器在脊髓的不同部位测试电极。研究人员每周五天对植入的刺激电极进行测试，每天四个小时，以确定每个患者的最佳参数。两位受试者在刺激下表现出更强壮、更广泛的手部运动，并且能够完成抓取罐头等功能性任务。在研究的第四周，她们可以更充分地移动手臂，即使在没有刺激的情况下。

说起这种“电刺激疗法”的魔力，海瑟回忆道：“在实验室的第一天，他们第一次打开刺激器时，我坐在椅子上，他们要求我打开和关闭我的手掌，这对我来说曾经真的很困难。”在她丈夫和母亲的注视下，“我立即张开和合上了我的手，我们都泪流满面。”

海瑟表示，通常情况下，当她试图让瘫痪的左手做一些事情，比如抓笔，她的手臂感觉就像“石头做的”，几乎与她的大脑断开了联系。通过刺激，“就像我的大脑能够更容易地找到我的左手。”

此外，研究人员还测试了一种“假性”刺激——随机激活电极，而不是专门针对受试者的手臂和手进行刺激，借此来观察患者是否对安慰剂效应有反应。结果表明，在有针对性的刺激下，两名受试者的表现都更好。

在为期四周的刺激结束时，即使在刺激器关闭的情况下，依然可以观察到患者手部功能改善，证明这种刺激方法确实可以产生长期的效果。这一结果其实超出了研究人员的意料，他们起初只是测试该设备协助恢复而非治疗运动障碍的能力。目前研究人员还不清楚为什么这种神经刺激的益处即使是在没有刺激器的作用下也能持续存在，他们猜测或许是刺激使得现有的神经纤维得到了增强。

经过治疗后，患者反馈说没有感觉到设备带来的不舒服的副作用，只是手臂有一种震动的感觉。这项研究无疑彻底改变了她们的生活。海瑟在中风多年后恢复了行走和做有限的手臂动作的能力，但是虽然她尝试了所有可用的中风后康复方法——物理治疗、职业治疗（occupational therapy）、外部电刺激、针灸、按摩等等，她一直无法使用她的左臂进行日常工作。“这是在我尝试的所有方法中唯一有效的，”海瑟兴奋地说。

未来之路

研究人员表示，研究的下一步是确定哪些患者从这项技术中受益最多，并研究如何将刺激与物理治疗相结合，以放大治疗效果并使其持续更长时间。诚然，当前的研究结果十分令人兴奋，但仍然需要在更大的患者群体中获得进一步的临床证据——这项工作需要数年时间才能完成。

耗时漫长的临床研究对于亟需电刺激帮助恢复躯体功能的患者来说，无疑是对他们耐心的巨大考验。研究人员解释说，该研究的成果距离实际应用还为时尚早，他们并不希望这些进展对患者造成误导。

话虽如此，研究人员也在为未来将该设备推向市场提前做准备，这项研究的主要负责人于2021年11月成立了初创公司Reach Neuro。

Reach Neuro从美国国立卫生研究院（NIH）获得了资金支持，这将帮助他们收集更多的证据，并在更长的时间范围内招募更多的受试者，以观察该设备的长期疗效。研究人员希望为患者植入体内刺激器，而不是依赖于外部刺激器，这样他们就可以在不需要患者进入实验室的情况下追踪这种刺激疗法的多年治疗效果。

除了研发上要解决的难题，Reach Neuro的团队明白，他们最终将面临的主要挑战是该疗法的可及性问题——他们需要说服医疗保险和其他保险公司报销治疗费用。正如Weber博士所说：“虽然我们对这篇论文感到兴奋，但仅靠论文无法帮助每年40万因中风而导致慢性瘫痪的患者。”

虽然前路漫漫，面对患者的殷切期待，这些努力都是值得的。作为首批受试者之一，海瑟表示她非常希望能够参与该设备的长期测试，尤其是配合在家中进行的物理治疗练习。“我肯定会是第一个排队的人，”海瑟如是说，她经常形容自己为“单手生活在双手世界中”。虽然中风已经过去近十年，她已经习惯了，但现在她已经准备好重新用双手生活。

参考资料：
[1] Powell, M.P., Verma, N., Sorensen, E. et al. Epidural stimulation of the cervical spinal cord for post-stroke upper-limb paresis. Nat Med (2023). https://doi.org/10.1038/s41591-022-02202-6
[2] A device restored hand movement for two stroke survivors. Researchers want to take it mainstream，Retrieved February 24th, 2023 from https://www.statnews.com/2023/02/20/stroke-paralysis-spinal-cord-stimulation/
[3] Helping Stroke Patients Regain Movement in Their Hands，Retrieved February 24th, 2023 from https://www.nytimes.com/2023/02/20/health/stroke-treatment-stimulation.html
[4] Spinal Cord Stimulation Instantly Improves Arm Mobility After Stroke，Retrieved February 24th, 2023 from https://www.upmc.com/media/news/022023-spinal-cord-stimulation-mobility