干细胞源性神经元联合功能性电刺激重构神经环路精准修复脊髓损伤

干细胞源性神经元联合功能性电刺激重构神经环路精准修复脊髓损伤

正常脊髓具有传导及调节神经信息等主要结构和功能特点，脊髓损伤后的病理生理学变化中断了脑与肢体的神经网络联系。特别是成年哺乳动物发生严重的脊髓损伤后，皮质脊髓束等大脑下行神经纤维(轴突)很难长距离跨越损伤区再生，导致损伤区以下瘫痪肢体的感觉和运动功能难以恢复。重建脊髓的神经再生微环境及修复受损伤的神经环路是脊髓损伤修复领域急需解决的关键科学问题。

从开始在脊髓损伤处移植胚胎源性神经组织起至今近30年，神经元中继器（在脊髓损伤处"手拉手"传递和调节神经信息的中间神经元网络，neuronal relay）修复脊髓损伤的理念得到进一步论证，并逐渐成为了领域的共识。神经元中继器修复策略面临的难题是: 如何让更多新生神经元与固有神经元网络实现正确的突触连接? 解决这个难题将会更大地提升神经元中继器策略的修复成效。1949年，唐纳德·赫布(Donald Hebb)提出了一个著名的理论——被激活的神经元终归会连接在一起(neurons that fire together, wire together)。如果联用功能性电刺激是否会激活因损伤而发生功能性沉默的神经环路神经元，促使它们终归与脊髓损伤处神经元中继器神经元建立精准的功能性连接?本文重点介绍了目前在神经元中继器修复脊髓损伤理念的引导下，联合干细胞、组织工程、功能性电刺激和人工智能脑–脊髓接口等神经调控及再生医学交叉学科新技术，促进脊髓损伤后神经环路准确修复的新策略其及研究新进展。主要内容包括：1.脊髓损伤面临的挑战；2.神经元中继器的功能；3.内源性神经元中继器修复策略；4.外源性神经元中继器修复策略；5.组织工程神经元中继器修复策略；6.人工智能脑–脊髓接口和功能性电刺激策略；7.组织工程神经元中继器和电刺激联用策略。

在文章的结尾，作者综合了干细胞源性神经元中继器和功能性电刺激调控脊髓神经环路的应用研究成果。从新型神经元中继器的体外构建，尖端的神经调控技术的发展趋势，神经元中继器与神经调控技术联合应用的机制解析及其治疗策略的选择等方面，展望了干细胞源性神经元中继器联合功能性电刺激重构神经环路精准修复脊髓损伤的研究热点和临床转化前景。