2008-01-07

科學家讓脊髓損傷老鼠恢復行走能力

Scientists restore walking after spinal cord injury
http://www.physorg.com/news118847402.html

January 06, 2008

脊髓神經損害會阻斷腦部的傳送路徑,而腦部則利用它傳送訊息給控制行走的神經細胞。到目前為止醫生相信,讓受傷病患能再度行走的唯一方法是重新長出連結腦部與脊髓神經基部的漫長神經高速公路。這是第一次,UCLA 的研究證明中樞神經系統能重新組織自己,隨著新路徑出現也恢復了移動所需的細胞通訊。

發表在一月號的 Nature Medicine 上,這項發現能導致新療法產生,幫助約 25 萬名遭受外傷性脊髓損傷的美國人。根據 Christopher and Dana Reeve 基金會,每年增加病歷約 1 萬名,該單位贊助 UCLA 的研究。

UCLA 的 Michael Sofroniew 博士是本論文的第一作者,同時也是 UCLA David Geffen 醫學院的神經生物學教授表示,"當高速公路發生車禍時,駕駛該怎麼辦?他們會走路徑較短的一般道路。這種繞道而行當然不怎麼快與直接,不過仍可讓駕駛抵達他們的目標。"

"我們在我們的研究中看見類似事情," 他補充道。"當脊髓神經因損傷而封鎖了來自於腦部的直接訊號後,在某些狀況下能繞過受傷之處。訊息會經由一系列較短的連接以傳遞腦部命令來移動雙腳。"

利用老鼠模型,Sofroniew 等人在不同位置與不同時間的每一側脊髓神經上,阻斷了半數的長神經纖維。他們讓脊髓神經的中央保持原樣,那包含了一系列連接在一起的較短神經路徑。後者能在脊髓神經上、下二側較短的距離上傳遞資訊。

他們所發現的東西讓他們感到驚訝。

"看到大部分的老鼠在八週內重新恢復控制牠們腿部的能力,讓我們感到相當興奮," Sofroniew 說。"牠們比牠們受傷之前,走的更為緩慢也更沒有自信,但仍能恢復行動力。"

當研究者阻斷在脊髓神經中央的短神經路徑,恢復功能消失,回到動物的痲痹狀態。這一步確認神經系統具有改變神經訊息所經路徑的能力,經由較短路徑,從腦部到脊髓神經,而這些神經細胞對於動物的復原相當關鍵。

"當我還是個醫學院學生時,我的教授教導,腦袋與脊髓神經一生下來就已固定(hard-wired),而且無法從傷害中重新適應。脊髓神經的嚴重傷害意味著永久癱瘓," Sofroniew 說。

"這個悲觀的看法改變了我的一生,而我們的發現添加至一個逐漸成長的研究團體,證實神經系統能在傷害之後重組," 他補充道。"我們在此證明的是,身體可改變神經路徑,以傳送控制行走的指令。"

UCLA 團隊的下一步將會是學習如何讓脊髓神經當中的所有神經細胞生長,並形成新的路徑,那可以橫跨或繞過受傷之處的方式連接,讓腦部可以指揮這些細胞。如果研究者成功了,這些發現將導致脊髓神經受傷後,新的恢復行動策略被發展出來。

"我們的研究確認那些我們可針對它們來恢復腦部與脊髓神經之間的通訊的細胞," Sofroniew 解釋。"如果我們能利用現有的神經連接,而非嘗試在受傷之處重建新的神經系統,我們修補脊髓神經傷害的工作將會變得更加容易。"

※ 相關報導:

* Recovery of supraspinal control of stepping via indirect propriospinal relay connections after spinal cord injury
http://www.nature.com/nm/journal/vaop/ncurrent/abs/nm1682.html
Gregoire Courtine, Bingbing Song, Roland R Roy, Hui Zhong,
Julia E Herrmann, Yan Ao, Jingwei Qi, V Reggie Edgerton &
Michael V Sofroniew
Nature Medicine Published online: 6 January 2008
doi:10.1038/nm1682
科學家發現引起神經退化的新原因
研究:某些成年腦細胞維持可塑性
「仿生」神經讓受損肢體、器官復原
研究者朝重建脊髓神經邁進
生物聚合物中的神經傳導素能刺激神經再生
髮中蛋白質可望再生神經
與 RNA 相關之內含子引導神經細胞通道的產生
LED燈光 影響神經細胞生長

腦細胞運作方式與之前所想不同
一個腦神經細胞 就很夠力
睡眠品質決定腦袋要將「記憶」存在何處
人眼中第二套感光系統掌控生理時鐘
科學家揭露「顫抖」的祕密
血腦屏障:腦疾治療中一個被誤解的關鍵
為何海生哺乳類動物能適應低氧環境
CMU 研究者確認長期學習的新機制
增進『精神力量』的藥物是好是壞?

1 則留言:

fsj 提到...

不經脊髓 迷走神經 新發現的「高潮」公路

楊明暐/綜合報導 中國時報 2008.02.14

早在金賽博士時代,性學專家就對人們在性高潮時的特殊習性和舉止有細膩的研究。不過直到今天科學家深入研究其背後的神經作用機轉,才開始了解那種「欲仙欲死」的境界是如何達到的。

其實所謂高潮本身便很難加以定義,遑論其產生方式。然而科學家還是勾勒出一些藍圖。

訊號傳遞的路徑

首先,刺激生殖器,會沿著3條主要路徑送出電脈衝,刺激骨盆、腹下和外陰等部位的神經。

接著,這些令人興奮的訊號會進入脊柱內的脊髓,再傳送至腦內回應生殖器感覺的部位。此時,腦內其它部位開始活動,並送出特定指令,造成陰道潤滑、陰莖勃起、血流加速和呼吸急促等反應。隨著興奮加劇,交媾雙方逐漸達到高潮。

醫學界原本以為,脊髓受傷的人因為無法感覺生殖器受到刺激,因此沒辦法享受到高潮。然而,某些實驗卻推翻了這一想法。

物理治療專家瑪卡.西普絲姬─亞歷山大醫師在2001年和2006年發表研究報告,提到一群脊髓受傷的男女病患,在實驗室裡觀看A片,並用手或震動器刺激生殖器,結果45名男病患中的50%,和68名女病患中的44%,都能達到高潮。

高潮是本能反應?

這項實驗表明,生殖器─脊髓─腦部,並非高潮的唯一路徑。亞歷山大指出,觸摸生殖器即使未被腦部感應到,也許仍能夠產生作用。

亞歷山大認為高潮就像尿尿,是一種本能反應,兩者在一定程度上,皆可受到意志力控制。但就像一個人清空自己的膀胱不一定非要腦袋說了算,或許高潮也一樣,說不定骨盆和脊髓之間交流一番便可達到。

羅格斯大學的柯米薩路克和惠波兩位專家則不認為高潮是本能反應。他們透過對脊髓受傷的婦女進行研究,發現有證據顯示,有一條通往高潮的新路徑,完全不經過脊柱。

迷走神經傳達全身

他們發現的這條新路徑,是透過遍布全身的迷走神經網路。迷走神經從腦底部出發,沿頸部(但不是脊髓)向下延伸,而後連結到所有主要器官,以及子宮和子宮頸(至少在母鼠身上是如此)。

如果迷走神經連到人的骨盆,那麼來自生殖器的訊息就可能繞過脊髓,且仍能夠達到腦部。在動物身上進行的實驗支持這一想法。擁有完整迷走神經,但生殖器神經被剪斷(無法傳送訊號至脊髓)的母鼠,對陰道受到的刺激仍有正常反應,不過一旦迷走神經也被切斷,牠們便不再有性反應。

為了更深入研究,柯米薩路克和惠波兩人於2004年對4位脊髓受損的婦女進行實驗,她們分別以人造陽具刺激子宮頸,研究人員則以磁振造影儀器掃瞄她們的腦部以觀察腦內活動。

4人實驗3人達高潮

儘管4名婦女脊髓嚴重受損,但仍對碰觸產生的刺激有感覺,子宮頸所得到的觸感仍傳抵腦部。此外,掃瞄也發現她們腦內負責處理迷走神經訊號的部位亮了起來。4名婦女中有3人達到高潮。

研究人員將這幾位婦女的腦部影像和那些單靠想像便能達到高潮的婦女腦部影像進行比對,發現性高潮會促使腦內「伏隔核」(nucleus accumbens)、酬償中樞(對尼古丁、巧克力、古柯鹼和音樂會有反應)、小腦以及部分下視丘(會分泌催產素)出現強烈活動。

值得玩味的是,對疼痛有反應的腦皮層,在高潮時也有反應。柯米薩路克說,這可能與人們在達到高潮時往往做出痛苦的表情有關。

與癲癇發作時類似

另外,情緒中樞扁桃體和掌管記憶的海馬迴也都活躍起來。這可以解釋何以癲癇從這些部位發作時,那種放電造成的狂亂會產生一種名為「性高潮先驅預感」的愉悅感覺。

大部分癲癇患者覺得這種經驗很惱人,不過曾經有一名51歲婦女表示「性高潮先驅預感」令她非常快樂,因此她不想服用抗癲癇藥或接受手術。