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在药物治疗和电流刺激下,严重瘫痪的小白鼠能恢复部分行走能力,甚至小跑几步——这就是瑞士洛桑联邦理工学院以库尔蒂纳教授为首的团队在今年5月31日出版的《科学》期刊上发表的研究内容。
科学家们是如何让瘫痪的小白鼠重新奔跑的呢?
首先,他们会在确保不切断脊髓的前提下,在小白鼠的脊髓上开两个切口,这样一来,小白鼠的后肢就会因为接收不到大脑传来的神经信号而瘫痪。
接着,他们向小白鼠的脊髓注入一种名为一元胺促效剂的混合药物,这种药物的作用是取代大脑发出的神经递质,用以传递神经信号。几分钟后,药物开始发挥作用,科学家们就用微小的电流刺激小白鼠的脊椎末端。
现在,训练开始了。科学家给小白鼠穿上迷你背心,使它呈站立姿态并保持平衡(见右上图),然后以巧克力为诱饵,鼓励它向前走。经过两三周的训练,参与实验的100多只小白鼠都勇敢地迈出了第一步。随着训练时间的加长,它们不仅能小跑几步,甚至可以爬楼梯、翻越障碍物。
研究还发现,经过一段时间的药物治疗和电流刺激,小白鼠脊髓中的神经纤维切口开始重新生长,这些新生的神经纤维能够和大脑建立新的联系,使肢体重新收到大脑发出的神经信号,恢复部分运动能力。美中不足的是,小白鼠的整个行走过程仍需要持续的电流刺激。
这项研究获得了瘫痪治疗领域专家的高度称赞。一直以来,人们几乎已经认定,一旦脊髓严重受损,就无法恢复运动能力。库尔蒂纳团队的研究成果却让人十分振奋,虽然这些小白鼠目前仅能在药物和电流的刺激下行走,但这仍给瘫痪患者带来了希望。“这种方法不能治愈脊髓损伤,”库尔蒂纳教授表示,“但也许有朝一日能帮助病患恢复行动能力。”
也有专家提出了警告:老鼠的神经系统和人类的神经系统并不完全相同,参与实验的小白鼠的脊髓所受的是切割伤,创面整齐,而现实中的瘫痪患者的情况则要复杂得多。正如英国脊髓研究协会研究员丹·巴登所说:“这是一项激动人心的成果,不过我们仍然要谨慎。”
【练一练】
研究人员进行了含有不同钠离子浓度的细胞外液(细胞外液渗透压相同、钾离子浓度相同)对离体枪乌贼神经纤维电位变化的影响的实验,结果如图1所示。据图回答:
(1) 神经细胞对钠离子和钾离子的吸收 (填“有”或“没有”)选择性。
(2) 已知细胞外液中钠离子浓度的高低关系是a>b>c,则图1中受刺激以前三条曲线重合说明____________________________________ 。
(3) 比较图中三条曲线可知,离体枪乌贼神经纤维动作电位的峰值大小受到________________________
的影响。
(4) 若持续降低细胞外液中钠离子的浓度,最终对离体枪乌贼神经纤维电位变化的影响是________________________________________________。
【参考答案】
(1) 有
(2) 细胞外液钠离子的浓度对离体枪乌贼神经纤维的静息电位无影响
(3) 细胞外液中钠离子的浓度
(4) 收到适宜刺激后无法产生动作电位
(提示:神经细胞膜内钾离子的浓度明显高于膜外,而膜外钠离子的浓度明显高于膜内。钠离子的浓度主要与动作电位有关,而钾离子的浓度主要与静息电位有关。当改变两者的浓度差后,静息电位与动作电位的值就会发生改变。在一定范围内,细胞外液中钠离子的浓度越大,动作电位的峰值就越高。如果持续降低细胞外液中的钠离子浓度,受到刺激时,细胞膜对钠离子的通透性增加,但钠离子的内流量较低甚至为零,所以不能产生动作电位。)
科学家们是如何让瘫痪的小白鼠重新奔跑的呢?
首先,他们会在确保不切断脊髓的前提下,在小白鼠的脊髓上开两个切口,这样一来,小白鼠的后肢就会因为接收不到大脑传来的神经信号而瘫痪。
接着,他们向小白鼠的脊髓注入一种名为一元胺促效剂的混合药物,这种药物的作用是取代大脑发出的神经递质,用以传递神经信号。几分钟后,药物开始发挥作用,科学家们就用微小的电流刺激小白鼠的脊椎末端。
现在,训练开始了。科学家给小白鼠穿上迷你背心,使它呈站立姿态并保持平衡(见右上图),然后以巧克力为诱饵,鼓励它向前走。经过两三周的训练,参与实验的100多只小白鼠都勇敢地迈出了第一步。随着训练时间的加长,它们不仅能小跑几步,甚至可以爬楼梯、翻越障碍物。
研究还发现,经过一段时间的药物治疗和电流刺激,小白鼠脊髓中的神经纤维切口开始重新生长,这些新生的神经纤维能够和大脑建立新的联系,使肢体重新收到大脑发出的神经信号,恢复部分运动能力。美中不足的是,小白鼠的整个行走过程仍需要持续的电流刺激。
这项研究获得了瘫痪治疗领域专家的高度称赞。一直以来,人们几乎已经认定,一旦脊髓严重受损,就无法恢复运动能力。库尔蒂纳团队的研究成果却让人十分振奋,虽然这些小白鼠目前仅能在药物和电流的刺激下行走,但这仍给瘫痪患者带来了希望。“这种方法不能治愈脊髓损伤,”库尔蒂纳教授表示,“但也许有朝一日能帮助病患恢复行动能力。”
也有专家提出了警告:老鼠的神经系统和人类的神经系统并不完全相同,参与实验的小白鼠的脊髓所受的是切割伤,创面整齐,而现实中的瘫痪患者的情况则要复杂得多。正如英国脊髓研究协会研究员丹·巴登所说:“这是一项激动人心的成果,不过我们仍然要谨慎。”
【练一练】
研究人员进行了含有不同钠离子浓度的细胞外液(细胞外液渗透压相同、钾离子浓度相同)对离体枪乌贼神经纤维电位变化的影响的实验,结果如图1所示。据图回答:
(1) 神经细胞对钠离子和钾离子的吸收 (填“有”或“没有”)选择性。
(2) 已知细胞外液中钠离子浓度的高低关系是a>b>c,则图1中受刺激以前三条曲线重合说明____________________________________ 。
(3) 比较图中三条曲线可知,离体枪乌贼神经纤维动作电位的峰值大小受到________________________
的影响。
(4) 若持续降低细胞外液中钠离子的浓度,最终对离体枪乌贼神经纤维电位变化的影响是________________________________________________。
【参考答案】
(1) 有
(2) 细胞外液钠离子的浓度对离体枪乌贼神经纤维的静息电位无影响
(3) 细胞外液中钠离子的浓度
(4) 收到适宜刺激后无法产生动作电位
(提示:神经细胞膜内钾离子的浓度明显高于膜外,而膜外钠离子的浓度明显高于膜内。钠离子的浓度主要与动作电位有关,而钾离子的浓度主要与静息电位有关。当改变两者的浓度差后,静息电位与动作电位的值就会发生改变。在一定范围内,细胞外液中钠离子的浓度越大,动作电位的峰值就越高。如果持续降低细胞外液中的钠离子浓度,受到刺激时,细胞膜对钠离子的通透性增加,但钠离子的内流量较低甚至为零,所以不能产生动作电位。)