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神经调控技术在创伤性脊髓损伤中的应用和展望
发布时间：
2025-11-14 14:42
创伤性脊髓损伤（TSCI）是一种严重的神经系统疾病，常导致患者出现不可逆的感觉、运动功能障碍，并伴有反射活动异常。TSCI 还可能引发多种严重并发症，给患者家庭和社会带来沉重的经济负担。传统治疗手段由于神经环路未能完全重建，患者仍会遗留一定的神经功能障碍。近年来，神经调控技术作为一种新兴的生物医学技术，在神经科学领域受到广泛关注。以下是几种神经调控技术在 TSCI 领域的应用进展、作用机制。
一、电刺激
无创电刺激神经调控技术
经颅直流电刺激（tDCS）通过放置在头皮上的电极，对大脑皮质输送微弱电流，增加或减少神经元动作电位频率，从而使靶区皮质兴奋性增加或减少。tDCS 在 TSCI 的临床应用主要是治疗神经病理性疼痛和上下肢体的功能障碍。经皮脊髓电刺激（tcSCS）是指在脊柱上方的皮肤放置电极，从而调节脊髓神经细胞电活动的一种非侵入性方法。tcSCS 可以恢复慢性 TSCI 患者的手部和手臂的运动功能，并且可改善自主神经功能。
有创电刺激神经调控技术
深部脑刺激（DBS）可精准地将电极放置在特定脑区，利用高频电刺激相应核团的兴奋性。研究发现，中脑运动区 DBS 可显著改善慢性重度 TSCI 大鼠的后肢运动功能，且随着刺激强度的增大，大鼠的游泳速度也明显增加。硬膜外电刺激（EES）是将特殊电极放置在硬膜外腔，以特定模式的脉冲电流刺激神经网络，从而驱动肢体运动。EES 促进 TSCI 恢复的机制可能与上调脑源性神经营养因子、激活脊髓特定中间神经元亚群、促进轴突再生髓鞘化等有关。
二、磁刺激
重复经颅磁刺激（rTMS）
根据法拉第电磁感应原理，利用时变磁场产生感应电流作用于大脑皮层，从而调节皮层神经元的兴奋性。高频 rTMS（≥5Hz）和低频 rTMS（≤1Hz）是最常用的两种治疗模式，前者诱导兴奋作用，后者诱导抑制作用。rTMS 促进 TSCI 恢复的机制可能与抑制神经细胞铁死亡、减少神经干细胞凋亡、调节小胶质细胞和星形胶质细胞状态等有关。
重复经脊髓磁刺激（rTSMS）
可增加神经信号下行活动，通过连接脊髓一些残余通路促进 TSCI 功能恢复，但目前轴突在损伤后仍不能长距离再生，部分原因是损伤部位的抑制微环境。研究显示，rTSMS 可改善损伤后抑制微环境，其通过低密度脂蛋白受体相关蛋白 1 促进小胶质细胞对髓磷脂碎片进行清除，从而改善抑制轴突再生微环境，使小鼠运动功能恢复。
双靶神经环路磁刺激
随着对中枢神经系统损伤后感觉运动神经环路认识的逐渐加深，研究者们注意到单靶点刺激干预不足以完全重建受损的神经回路。双靶神经环路调控是根据神经系统固有的神经环路，利用电或磁刺激相关靶区激活或重建受损神经功能的一种新方法。基础研究显示，双靶磁刺激可以抑制星形胶质细胞激活，促进神经元存活和突触可塑性，从而改善 TSCI 大鼠的运动功能。
三、超声刺激
经颅超声刺激（tFUS）
tFUS 所采用的超声波可以精准地聚焦在大脑皮层和深部脑区，其空间分辨率可以精确达到几立方毫米级别，作用深度为头皮下 5 - 7cm。与电刺激和磁刺激相比，超声刺激具有更高的刺激深度和空间分辨率。TSCI 后的慢性神经性疼痛是一种复杂的疾病，tFUS 在镇痛中的应用效果显著，其可有效抑制福尔马林引起的痛觉电生理活动，且不会引起脑组织明显的温度变化和损伤。此外，经颅磁声刺激（TMAS）是将经颅超声刺激与磁场相结合而建立的一种新型无创神经调控技术，该技术通过超声的高聚焦特性，可以实现脑深部毫米级高空间分辨率的治疗，目前已在阿尔茨海默病模型中得到有效验证。
经颅近红外激光刺激（tPBM）
tPBM 是采用低辐照度红光至近红外光经颅骨直接投射到大脑组织的一种神经调控方法。其机制之一是细胞色素 C 氧化酶在吸收光子后解离，抑制一氧化氮，从而增强线粒体活性，促进 ATP 生物合成。研究表明，tPBM 可抑制神经炎症，减轻神经元凋亡，从而显著减少脑梗死体积以及改善神经功能评分，且其改善 TSCI 功能恢复的机制包括巨噬细胞 / 小胶质细胞从促炎 M1 表型转向抗炎 M2 表型，抑制免疫细胞活化，促进轴突再生。
结语与展望
中枢神经系统的神经可塑性已成为研究热点，通过神经调控技术诱导和增强脑脊髓可塑性是改善 TSCI 神经功能恢复的新切入点。但每种技术作用原理及临床疗效不一，如何选择最优的神经调控技术手段仍需摸索。此外，无论何种神经调控技术，其在治疗 TSCI 方面的疗效都与设置的具体参数密切相关，而双靶或多靶神经环路刺激或者不同神经调控技术的组合更为复杂，因此有必要针对不同时期 TSCI 患者，探索出一套标准化的神经调控治疗方案。随着医工融合快速发展，利用工程学技术如脑控外骨骼机器人使患者尽早站立行走，减少感染、褥疮等风险，同时联合神经调控技术最大程度地激活感觉运动神经环路，是 TSCI 治疗领域的新方向。
本文来源：
黄牡丹，戎利民．神经调控技术在创伤性脊髓损伤中的应用和展望[J/OL]．2025 年 3 月第 56 卷第 3 期 新医学.
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