科学家们正在研究增强中风恢复的方法
摄影:Craig Boylan
一位经历过中风的知名演员由中风专家桑多尔·纳尔代(Sandor Nardai)治疗。这位演员患上了失语症,即语言能力受损——这对任何人来说都是残酷的,但纳尔代表示,"对演员来说,这可能是最灾难性的打击"。
然而,经过三个月的恢复,这位演员能够说出一些词语。一年后,他为商业广告配音。纳尔代说,令人惊讶的是,他最终恢复得足以重返剧场舞台表演。纳尔代任职于匈牙利的塞梅维什大学。
然而,每有一个这样令人欣喜的故事,就有更多中风幸存者面临着不那么乐观的恢复前景。中风使大脑陷入自由落体状态,损害控制认知和身体功能的区域。据估计,只有约35%的幸存者能够完全恢复或仅留有轻微损伤。大多数人都面临着深刻改变生活的后遗症,如失语症、瘫痪、行为改变或认知和感官挑战。这些数字令人震惊:近1亿人带着中风的后遗症生活,使中风成为全球最常见的致残原因之一。
正如这位演员的故事所示,大脑在中风后有能力进行非凡的转变和恢复,但有些人比其他人获得了更多的恢复效益。现在,我们正在了解其中的原因——并基于这一知识,开发能够帮助更多人恢复的新治疗方法。
为何有些大脑在中风后能够恢复
中风发生时,供应大脑的血管破裂或被血栓堵塞。这使大脑缺乏所需的氧气,导致神经元死亡,使人丧失推理、学习、交流和行动的能力。随后,免疫系统还会加剧炎症反应,可能造成进一步的损害。
伦敦大学皇家霍洛威学院的神经学家潘卡吉·夏尔马(Pankaj Sharma)表示,年龄、先前健康状况和中风损害程度都已知会影响恢复。但变量太多,即使是超级计算机也无法准确预测谁会恢复得更好。大多数人中风后六个月内取得最显著的进步。研究表明,此后仍有可能改善,但不能保证——有些人实际上会在长期内恶化。急性期的快速治疗,如使用溶栓药物,可以最大限度地减少长期影响,而长期康复治疗,如言语或物理治疗,可以带来持续的进展。但在很大程度上,大脑是自身恢复的指挥家。
这一过程尚未被充分理解,但我们正在了解更多。虽然中风期间死亡的神经元无法复活,但存活的神经元可以长出新的轴突,脑细胞之间可以形成新的连接。夏尔马表示,中风后,"新的高速公路形成,它们绕过受损区域"。
马里兰州约翰霍普金斯医学院的中风专家阿吉·希利斯(Argye Hillis)表示,长期以来的假设是,大脑的不同部分似乎会介入,接管原本应由受损区域处理的任务,就像同事为缺席的同事代班一样。然而,一些研究挑战了这一观点。2021年的一项小鼠研究未能找到支持这种"重新映射"效应的证据。当加州大学洛杉矶分校的威廉·齐格(William Zeiger)及其同事破坏了一些小鼠的脑细胞时,其他神经元未能介入并接管。相反,研究人员认为,康复可能加强中风影响区域中存活的某些神经元,使它们能够执行原有的功能。
根据比利时鲁汶大学脑科学研究所研究员塞琳·吉尔伯特(Céline Gillebert)去年发表的一项研究,中风前的大脑健康是影响恢复的重要因素,这一发现也在希利斯的研究中得到印证。吉尔伯特的团队研究了2000多人,发现中风前的大脑状况——由大脑体积和连接脑区的白质纤维束健康等指标定义——是中风后认知功能的有力预测指标,有时甚至比中风损伤的位置更为重要。
可能认知健康的人在大脑一部分受损时,有更多的剩余脑力可以弥补。相反,受过更多教育的人可能有更大的下降空间:2025年的一项研究发现,受过大学教育的人在高级脑功能方面的下降幅度比没有学位的同龄人更大。
遗传学也是这一谜题的重要组成部分。在一项综述中,夏尔马将几种基因变异——包括与阿尔茨海默病发展相关的APOE4基因——与中风后较差的恢复联系起来。相反,具有某些基因特征的人可能拥有更具可塑性的大脑。例如,拥有CCR5基因突变的人,这种突变在阿什肯纳兹犹太人中尤为常见,以及其他一些具有欧洲或西亚血统的人,从中风中恢复得明显更好。
脑部血流不足对大脑有巨大影响
摄影:ZEPHYR/SCIENCE PHOTO LIBRARY
中风治疗的未来
揭示幸运的中风幸存者(如那位演员)大脑中发生的情况,使我们更接近能够拉平恢复机会的治疗方法。纳尔代表示,通过中风前健康的大脑、有效的急性治疗和持续的康复,这位演员获得了异常积极的结果。现在,他和其他研究人员正在研究能够帮助那些不那么幸运的人的治疗方法。
以CCR5突变的重要性为例。这种突变似乎也能提供对HIV的保护,因此目前正在研究一种目前用于HIV治疗的药物,希望它能复制出生就带有有益突变的人所拥有的自然优势。研究正在进行中,但初步结果令人鼓舞。
去年,加州大学洛杉矶分校的冈部直彦(Naohiko Okabe)及其同事报告了一种药物的发现,这种药物至少在小鼠身上似乎能够"封装"中风后康复的效果。
冈部表示,首先,他们研究了中风幸存者的大脑,以及被操控出类似损伤的小鼠,以更好地了解物理康复的效果。他们发现,成功的康复会增强伽马振荡,这是一种帮助脑细胞交流的电信号。
接下来,研究人员寻找能够通过增强参与伽马振荡的神经元活性来复制康复效果的药物化合物。他们基于另一位UCLA研究员伊什特万·莫迪(Istvan Mody)的工作,他开发了一种增强伽马振荡的药物,希望用于治疗阿尔茨海默病。这种药物在小鼠身上表现出期望的中风后效果。冈部表示,下一步是在人体上测试这种药物,这是一条漫长的道路,没有保证的回报。但如果有效,这种药物可能成为中风护理的一个重要新元素。冈部说:"并非每个人都能进行康复治疗。将这种实践的效果浓缩成药丸,将为那些受症状或获取途径限制的人提供更好的选择。"
旨在增强大脑内置愈合能力的治疗方法是另一个潜在途径。一些研究人员希望重新利用已经广泛处方的药物,如抗抑郁药,这些药物可能会增加被认为有助于维持大脑可塑性的神经递质的可用性。现有的抗炎药物是另一个有希望的选择,因为脑部炎症会在中风后造成额外的损害。英国曼彻斯特大学的研究人员正在研究两种降低炎症的药物(包括一种已用于治疗类风湿关节炎等疾病的药物)是否能有所帮助。
还有一些听起来更像是科幻小说的方法。去年,南加州大学和瑞士苏黎世大学的一个团队发表了一项关于中风治疗中干细胞输注的研究。干细胞发育成成熟的神经元,修复了帮助防止毒素和微生物进入的血脑屏障损伤,并帮助减少了小鼠的炎症。
脑机接口也在逐渐兴起。今年4月,德国公司CorTec获得了美国食品药品监督管理局(FDA)的"突破性设备认定",这一步骤旨在简化审批流程。CorTec的脑机接口将大脑与外部技术(如计算机系统)连接起来,使人的思想可以转化为行动。这不仅有助于恢复失去的能力,还可能通过练习帮助大脑重新布线。
CorTec的脑机接口使其第一位患者Matt Kidd能够移动他曾经瘫痪的左臂
摄影:CorTec
致幻剂是另一个令人兴奋的可能性。希利斯在约翰霍普金斯的同事们正在开始对赛洛西宾(魔法蘑菇中的精神活性化合物)进行人体试验,希望利用它来促进大脑生长。在去年发表的一项研究中,纳尔代的团队表明,致幻剂DMT似乎能够防止细胞死亡,支持大脑重新布线,并对抗大鼠中风后的炎症。纳尔代表示,这种药物——或者可能是它的非致幻版本——可以在中风后立即给予,以阻止损伤。"我的想法,"他说,"是在前往医院的救护车上就给予DMT",尽管还需要更多的研究。
中风通常具有毁灭性,但一些人的惊人神经生长和适应能力,如那位演员的案例,表明恢复是可能的。随着我们更多地了解哪些大脑能够恢复以及原因,希望更多人能够从这种转变中受益。
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