治愈瘫痪——再一次

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


今天《华盛顿邮报》(2011年5月20日)头版刊登了罗布·斯坦的文章,宣布了一项令人震惊的瘫痪治疗突破,这项突破改变了一位在车祸中瘫痪的男人的生活。这项成功的实验性治疗包括通过植入电极对受损的脊髓进行电刺激。科学家们仍然不太确定其工作原理,但它确实有效。对于一位正在阅读这篇文章的人来说,这项突破早已是旧闻——超过27年前的旧闻。

在 1980 年代初期,一位研究人员对大鼠进行了类似的实验。他设计并手工制造了可植入的微型刺激器,使用由手表电池供电的简单电路。然后,他将该装置植入到神经被切断的麻醉大鼠体内。手术完成后,他立即抛硬币决定是剪断连接到电极的电线使设备失效,还是保持完整以刺激生长的神经纤维。

几周后,当他用电子显微镜仔细检查神经时,结果令人震惊。在刺激器被禁用的老鼠中,几乎没有任何神经再生,但在使用该设备受到刺激的老鼠中,神经显示出显着的愈合。不仅神经纤维再生了,新的血管也形成了,为组织注入了营养,并且电绝缘(髓磷脂)涂层在神经纤维周围重新形成。这种涂层对于电脉冲的传输至关重要。没有一只对照动物显示出任何髓磷脂形成;只有枯萎的裸轴突残端和微弱的裸露芽。但是没有人听说过这件事。


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这个故事让我们对人们经常提出的问题有了一些了解,即为什么基础研究中的新发现需要这么长时间才能发展成为实用的医疗方法,并且它揭示了一个令人困惑的困境。

所有这些在四分之一个世纪前的研究都没有资金支持。它是由研究人员的个人现金资助的,这笔钱相当少,因为他不是一位拥有自己研究实验室的科学家。他是一位靠微薄津贴生活的研究生。他撰写了一份科学论文草稿,宣布了他的独立实验结果,并聘请了一位专利律师开始开发实用医疗设备的过程。附上的是他寄给自己的包含专利申请、实验数据和研究论文草稿的盖有日期戳的信封的照片。

这位年轻的学生可能已经展示了对一个给社会造成巨大损失并给家庭和个人带来巨大痛苦的问题的敏锐科学洞察力,但是当他与他的教授分享他的结果时,这位学生的非凡幼稚被揭示出来。所有研究都没有获得授权。这项研究与实验室正在进行的资助研究无关。大学没有批准这些实验。没有提交正确的动物研究协议。这位学生犯了一个令人发指的错误。由于他的无知和热情,他违反了进行科学研究的几项法律和道德要求。他的主要教授,在法律上有责任确保其实验室研究的所有法规的合规性,感到被背叛和担忧,因为他考虑到了严重的后果。这位教授现在可能面临指控,因为他未能充分监督他的学生,以至于在他的实验室中进行了未经授权的实验。这位学生的学术生涯结束了。

看到自己方式的错误,这位学生停止了专利申请。他将他的实验结果和笔记交给了他的教授,并给他和大学写了一封真诚的道歉信,并发誓不再继续进行这项研究。过错被原谅了,并且吸取了重要的教训。每个人都会犯错误——尤其是在年轻和缺乏经验的时候。今天,他因这段经历而变得更加明智。

现在,这位成功拥有自己实验室的科学家信守了他的誓言,不再进行神经再生电刺激研究。他在随后几十年中对大脑中自然产生的电活动如何引导神经元之间连接的形成以及刺激发育过程中轴突上髓磷脂形成的研究开始揭示特定的分子机制,这可能部分解释了人工电刺激如何促进受损神经的愈合。多年来,他饶有兴趣地注意到其他研究人员开始尝试使用电刺激治疗神经损伤,并且他的几篇较新的科学论文在其他人的专利申请中被引用。

这个故事中没有反派,但结局令人不满意。 27 年是一段很长的时间,特别是对于遭受瘫痪或其他使人衰弱的疾病的人来说。科学的质量或任何人的动机都没有问题。相反,这项有希望的研究的突然停止是一个确保研究行为得当的善意系统的结果。问题就在这里。科学研究必须负责任地进行。但是,为确保这一结果而建立的系统必然意味着只有经过批准、监督和资助的研究才能进行。

历史表明,通常是年轻的心灵以全新的视角天真地接近问题,从而产生不太可能的突破。但是,年轻人是最没有能力在科学研究中运用他们的新颖想法的人。必须得到该领域既定领导者认可的研究,如果非常规,可能不会获得批准。教皇会认可伽利略的实验吗?伽利略仍然可以使用简单的工具进行实验,但是今天科学已经变得如此复杂,进行科学研究所需的复杂且昂贵的工具和设施远远超出了个人的能力。

昨晚(在这个故事曝光之前),我的一位来自法国的同事来我家做客吃晚饭。他自豪地谈到了他花费过去三年时间在巴黎建立的耗资数百万美元的新的大脑和脊髓研究中心。他对这项成就感到理所当然的自豪,但随后他分享了他不可能实现的梦想。他的愿望是,他可以为学生专门配备一个配备现代科学设备的研究所。“为什么那些刚刚学习手艺的人应该因为没有设备或被迫使用最差质量的仪器而受到进一步的阻碍呢?” 他感叹法国的教育系统,他将其比作参加弥撒,学生们观察性地“像牛一样盯着”讲师以寻求启迪。我的妻子在过去的 23 年里,教授了一门神经科学研究课程,该课程摒弃了书籍和讲座,取而代之的是学生进行的原创科学研究。这包括与在职科学家的互动、在科学会议上的演讲,甚至在科学期刊上发表文章。以这种方式赋予学生权力所产生的结果令人印象深刻。许多人现在是该国最负盛名大学的研究科学家。但是,由于经费削减,这门课程明年将不再开设,取而代之的是学生将参加 AP 生物学课程,在那里他们将被灌输通过 AP 生物学考试所需的信息。

当这位前研究生今天早上阅读《华盛顿邮报》上的文章时,他笑了。他走对了路。减轻许多遭受创伤性脊髓和脑损伤的人的痛苦的希望即将到来。我怎么知道关于他的这么多事情呢?他是这篇文章的作者。

关于作者: R. Douglas Fields 博士是美国国立儿童健康与人类发育研究所神经系统发育和可塑性部门的负责人,也是马里兰大学帕克分校的兼职教授。 Fields 曾在斯坦福大学、耶鲁大学和 NIH 进行博士后研究,是期刊Neuron Glia Biology的主编,也是神经科学领域其他几家期刊的编委会成员。他是新书The Other Brain(西蒙与舒斯特出版社)的作者,该书是关于大脑中不使用电力进行交流的细胞(神经胶质细胞)。他的爱好包括制作吉他、登山和水肺潜水。他住在马里兰州银泉市。

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