经脊柱刺激（Transspinal stimulation）先于步行训练重组人类脊髓损伤（SCI）的脊髓步行回路：一项随机假刺激对照临床试验

《Frontiers in Neural Circuits》：Transspinal stimulation preceding step training reorganizes spinal locomotor circuits in human spinal cord injury: a randomized sham-controlled clinical trial

　　

摘要 活动依赖性康复（如步行训练）常用于诱导积极的全身生理适应并恢复慢性脊髓损伤（SCI）个体的行走功能。仅靠活动依赖性康复恢复行走功能并非最佳方案，可能需要神经调控策略的增强。研究人员表征了接受同疗程内步行训练前经脊柱刺激的SCI人类受试者步行期间脊髓步行回路的兴奋性。共14名慢性SCI参与者平均接受40次30 Hz经脊柱刺激（每次30 min），于站立位（主动或假刺激）或仰卧位（主动）施加，随后进行30 min机器人辅助步行训练。在所有训练 session 前后，研究人员评估了比目鱼肌H反射（soleus H-reflex）相位依赖性振幅调制，以及对腓总神经（common peroneal nerve）条件刺激反应的 reciprocal Ia 和突触前抑制（presynaptic inhibition）。结果显示，主动站立组（n=5; F1, 309=4.52, p=0.034）步行训练前施加的经脊柱刺激促进了摆动相（swing phase）比目鱼肌H反射抑制；主动仰卧组（n=5; F1, 327=18.44, p<0.001）稳定了支撑相（stance phase）比目鱼肌H反射兴奋性；所有组均促进了辅助步行期间踝关节共收缩减少。干预后主动站立组（n=4; F1, 81=7.4, p=0.008）中 stance 中期至 swing-to-stance 转换相踝关节屈伸肌间 reciprocal inhibition 降低，而假刺激站立组（n=3; F1, 108=22.46, p<0.001）swing 相该抑制显著增强。最后，主动（n=4; F1, 150=42.32, p<0.001）和假刺激（n=3; F1, 64=13.19, p<0.001）站立组干预后的广泛性比目鱼肌H反射抑制支持突触前抑制的增强。研究表明，步行训练前的经脊柱刺激与脊髓反射通路的调制有关，这些神经生理适应提示脊髓回路反应性增加，尽管尚需进一步研究确定这些变化是否转化为慢性SCI患者的功能改善。

本研究发表于《Frontiers in Neural Circuits》。脊髓损伤（Spinal Cord Injury, SCI）导致的行动能力丧失严重影响患者生活质量并带来巨大医疗负担。活动依赖性康复如步行训练（Locomotor training）虽能诱导生理适应，但单独使用效果有限，常需神经调控策略辅助。无痛经脊柱刺激（Transspinal stimulation，亦称经皮刺激）作为神经调控手段，可能增强活动康复效益，但其作为步行训练“启动剂（primer）”对脊髓步行回路的具体神经生理重塑作用尚不清楚。本研究假设在同疗程步行训练前施加经脊柱刺激，能改善慢性SCI个体脊髓神经元回路的兴奋性，并探讨不同体位（站立负重vs仰卧非负重）对该过程的影响。

研究人员开展了一项随机假刺激对照临床试验，共纳入14名完成协议的慢性SCI参与者（AIS B-D级，损伤平面T10及以上），随机分为主动站立组、主动仰卧组和假刺激站立组。干预方案为平均40次session，每次先进行30 min经脊柱刺激（30 Hz，强度为感觉阈值1.2倍，阴极置于T10-L1_-2，阳极置于髂嵴），随后进行30 min Lokomat 6 Pro机器人辅助体重支持（Body Weight-Supported, BWS）步行训练。神经生理评估在干预前后进行，包括步行中比目鱼肌H反射（Soleus H-reflex）相位依赖性调制、腓总神经（Common Peroneal Nerve, CPN）诱发的reciprocal Ia抑制及突触前抑制（Presynaptic inhibition）。

关键技术方法包括：采用恒定电流刺激器（DS8R）施加10 kHz载频的双向矩形波经脊柱刺激；利用Lokomat系统进行机器人辅助步行训练并调整BWS与腿导力（Leg Guidance Force, LGF）；通过表面肌电图（Surface Electromyography, EMG）记录比目鱼肌（SOL）与胫骨前肌（Tibialis Anterior, TA）活动；在步行周期16个等分区间内触发胫神经刺激记录H反射及M波，并以CPN短（0-3 ms）及中等（20-100 ms）条件-测试（Conditioning-Test, C-T）间隔评估postsynaptic reciprocal Ia抑制与presynaptic inhibition；采用重复测量方差分析（rmANOVA）及配对t检验进行数据统计，评估组内纵向变化。

研究结果

Changes in soleus H-reflex phase-dependent modulation during assisted stepping

主动站立组（n=5）干预后在摆动相（bins 10-14）比目鱼肌H反射振幅显著降低（p<0.001），且H反射振幅与SOL背景EMG的线性关系增强（R²由0.29增至0.89），斜率增加截距减小，表明反射增益改变与阈值降低。主动仰卧组（n=5）干预后支撑相早期和中期（bins 2, 6）H反射振幅稳定化（p<0.001）。假刺激站立组（n=3）跨步周期相位无显著时间差异（p=0.79）。各组M波振幅均保持稳定，排除外周变化干扰。

Changes in reciprocal Ia inhibition during assisted stepping

主动站立组（n=4）干预后在中段支撑（bins 5-12）及摆动-支撑转换（bin 16）期条件H反射降低，表明reciprocal inhibition在该阶段减少（F_{1, 81}=7.4, p=0.008）。主动仰卧组（n=4）条件与无条件反射无显著差异（p=0.89）。假刺激站立组（n=3）干预后摆动相条件H反射显著减小（F_{1, 108}=22.46, p<0.001），显示reciprocal inhibition异常增强。SOL/TA EMG概率分布图显示主动站立组干预后由共激活转为生理L型交替激活，主动仰卧组亦有改善，假刺激组始终扭曲。

Changes in premotoneuronal control during assisted stepping

主动站立组（n=4）与主动仰卧组（n=4）在60 ms C-T间隔下的条件H反射显示广泛性反射抑制（分别F_{1, 150}=42.32, p<0.001；F_{1, 175}=4.45, p=0.036），反映presynaptic inhibition存在，且主动站立组该效应稳定，仰卧组训练后部分时段消失。假刺激站立组（n=3）干预后条件反射抑制显著（F_{1, 64}=13.19, p<0.001），支持presynaptic inhibition增强。

讨论部分总结

研究人员指出，本研究首次在慢性SCI人群中证实，步行训练前的主动经脊柱刺激能引起比目鱼肌H反射相位调制改变及反射增益阈值变化，重组脊髓神经元网络。主动站立组摆动相H反射抑制重现与踝关节共收缩减少，提示脊髓抑制网络强化；仰卧组支撑相兴奋性稳定化可能与Ib中间神经元兴奋及突触输入稳定有关。站立体位特有的负重感觉反馈（如Golgi腱器官Ib传入、足底机械感受器）与经脊柱刺激产生协同，降低瘫痪网络激活阈值，优于非负重仰卧。Reciprocal Ia抑制在步行中的调制不同于静息状态，主动站立组在支撑中期与转换期抑制减少利于伸肌活动，此为中心脊髓机制非单纯EMG交替所致。突触前抑制的变化可能更多源于步行训练本身而非刺激，负重站立与训练共同调节premotoneuronal控制。神经生理改变亦可能涉及皮质脊髓束兴奋性整合变化。局限性在于样本量小导致AIS等级与病程不平衡（主动站立组平均4.25年，含4名AIS D；假刺激组平均10.2年含2名AIS B），且未评估盲法有效性，结果需谨慎解释。

结论（翻译）

这项试点随机临床试验评估了在慢性不完全性SCI患者中，以主动或假腰椎经脊柱刺激启动的40次步行训练的效果。参与者被随机分配到在步行训练同疗程前接受仰卧或站立位主动刺激，以及站立位假刺激。尽管受限于参与者数量较少，研究人员观察到干预后脊髓神经元网络重组的证据。这些发现表明多模式经脊柱刺激与步行训练具有改善慢性SCI后适应不良脊髓网络功能的潜力。

要不要我帮你把论文中提到的三组不同干预条件（主动站立、主动仰卧、假刺激站立）的神经生理差异整理成一段精炼的对比总结？