中央模式发生器在脊髓损伤后下肢运动恢复中作用的研究进展

Advances in research of central pattern generator in lower limbs motor recovery after spinal cord injury

中文摘要:

  脊髓损伤（spinal cord injury，SCI）是由于交通事故、高空坠落等因素所导致的脊髓结构破坏，造成损伤水平以下脊髓功能（运动、感觉、反射）的障碍。有关数据显示，全球每年新增SCI患者约77万人，我国颈SCI患者超过250万人。SCI后下肢运动功能障碍较为常见，这会严重影响患者的日常生活、心理状态和社会交往。中央模式发生器（central pattern generator，CPG）是位于神经系统中的特定神经网络，独立于感觉传入和大脑意志控制，自主产生节律性的运动模式。这些神经网络主要存在于脊髓和脑干中，是多种生物自主和节律性运动（如行走、呼吸、游泳和咀嚼）的神经控制核心。CPG的基本功能是产生节律性的运动，这些运动可以在没有外部感觉反馈的情况下执行，也可以根据外部环境变化进行调整。例如，在人类和其他动物中，走路时的步态由脊髓中的CPG生成。这些神经网络通过内部的节律性和模式生成能力，调控肌肉的收缩和放松，从而产生有序的运动。此外，CPG可以接受高级神经系统的指令，调控运动传出神经网络以适应复杂的动作需求，还可整合来自身体的反馈信息，以优化和调整运动模式。SCI后常导致脊髓与大脑的通信路径被切断，使患者出现不同程度的下肢自主运动能力丧失。然而，即使在严重的SCI后，一些CPG网络仍然可能保持活性，参与运动通路的重建，保留生成基本运动模式的潜力；其次，还可以帮助恢复脊髓不同节段之间的协调，改善SCI后下肢运动的流畅性和节律性；此外，CPG的激活还可以绕过受损严重的传导通路，利用剩余的脊髓神经网络产生和调控下肢运动，这种替代性网络在某种程度上补偿大脑与下肢之间直接联系的丧失。因此，笔者综合国内外相关研究，拟从CPG在SCI后下肢运动恢复中的作用方面的研究进展进行综述，以期为日后的研究提供一定的理论依据。

英文摘要: