主要观点总结
本文介绍了关于脊髓损伤治疗的新突破，研究人员通过聚焦大脑中的外侧下丘脑，发现其在恢复不完全性脊髓损伤后的步态功能中扮演重要角色。研究团队利用先进技术对大脑和脊髓的神经网络进行探索，并开发了一种基于深部脑刺激的创新疗法，通过刺激外侧下丘脑改善受损动物的步态功能，并在长期康复训练中增强神经网络的重塑能力。该疗法在初步临床试验中也取得了积极效果，为脊髓损伤患者带来了新的希望。
关键观点总结
关键观点1: 研究背景及现状
脊髓损伤（SCI）是一种严重影响运动和生活质量的神经系统疾病，其核心问题在于神经信号传递的中断。尽管部分不完全性SCI患者保留了一定的神经连接，但神经网络的重塑和功能恢复往往极其有限。
关键观点2: 研究创新点与关键发现
研究团队利用全脑时空图谱技术揭示了外侧下丘脑（Lateral Hypothalamus, LH）在恢复不完全性脊髓损伤后的步态功能中的重要作用。他们发现LH内的特定神经元——谷氨酸能神经元（LHVglut2）在恢复步态功能中扮演了至关重要的角色。此外，研究团队还开发了一种基于深部脑刺激（Deep Brain Stimulation, DBS）的创新疗法，通过直接刺激LH，能够即刻改善受损实验动物的步态功能，并在长期康复训练中增强神经网络的重塑能力。
关键观点3: 动物实验与人体临床试验结果
研究团队在动物实验中验证了激活LHVglut2能够显著改善小鼠的步态协调性和运动能力，而抑制这些神经元则会导致步态恶化。随后，为了评估这种作用的即时性和长期性，研究团队进行了基于深部脑刺激的创新疗法（DBS-LH）。在小鼠和大鼠模型中，DBS-LH能够立即改善运动能力，SCI后严重受损的动物在接受刺激后恢复了行走能力。在人类临床试验中，DBS-LH也展现了令人瞩目的效果，两名参与者在接受刺激后，下肢肌肉的活动显著增强，步态的协调性和耐力均有改善。
关键观点4: 科学机制与潜在影响
研究表明，LH中的LHVglut2神经元通过连接脑干的腹侧巨细胞核（vGi），将信号传递至脊髓的腰段区域，形成了“跨损伤”的神经连接。这种连接不仅在SCI后自然恢复中发挥了重要作用，更在DBS-LH的干预下被显著增强。这一发现为SCI的治疗打开了新的窗口，同时也为未来的研究提出了新的挑战和机遇。
正文
时空全脑图谱的构建
(d) 为了揭示脊髓损伤恢复中全脑神经网络的动态变化，研究采用了cFos免疫标记和G缺失狂犬病毒（G-deleted Rabies Virus）追踪技术。这些方法分别标记了神经活动和与脊髓腰段相连接的神经元。结合3D光片显微成像技术，研究团队绘制了全脑范围内的神经元活动与连接变化图谱。
外侧下丘脑的发现
(e) 通过对全脑的cFos免疫标记和逆行标记的神经元进行三维可视化，研究展示了未受损、急性期及慢性期小鼠脑内关键区域的活跃神经元分布图。这些图像表明，外侧下丘脑（LH）是一个重要的活跃区域，尤其是在慢性期的步态恢复过程中。
(f) 进一步的光学切片显示，未受损、急性期和慢性期小鼠的外侧下丘脑中均有cFos阳性神经元及逆行标记的神经元。这些数据直接表明LH与脊髓损伤恢复密切相关。
数据分析与统计结果
(g) 通过对1111个脑区的转录活性（cFos信号）和脊髓连接神经元密度的对数倍数变化（log fold changes, FC）进行统计分析，研究发现外侧下丘脑是唯一同时满足这些统计显著性变化的脑区（标记为红色）。其他脑区尽管部分满足条件，但未能达到LH的综合表现。
(h) 针对外侧下丘脑的对侧（contralesional, 右侧）数据进一步量化，研究确认了LH的cFos转录活性和逆行标记神经元密度在SCI恢复过程中均显著上升（每组n=3）。统计分析显示LH在步态恢复中扮演了关键角色。
iDISCO+
是一种免疫标记增强的三维组织透明化技术（Immunolabeling-enabled Three-Dimensional Imaging of Solvent-Cleared Organs, iDISCO）的改进版。该技术的核心目标是通过清除生物组织中的光散射成分（如脂质），使整个组织透明化，从而实现深层结构的高分辨率成像。其基本流程包括以下几个步骤：
固定与脱脂：
通过化学试剂（如PFA）固定组织结构，并用有机溶剂（如二氯甲烷）清除脂质以达到透明化效果。
免疫标记：
使用特异性抗体标记目标蛋白（如cFos或其他神经活动相关分子），确保荧光信号能够穿透整个组织。
光学透明化：
采用改进的有机溶剂（如DBE）使组织达到完全透明的状态，同时保留荧光标记的完整性。
三维成像：
通过光片显微镜（Light-Sheet Microscopy）捕捉组织的三维荧光信号，并利用计算机算法重建空间结构。
与传统的组织切片相比，iDISCO+ 技术在以下方面具有显著优势：
全脑可视化：
可在单次实验中获得整个脑组织的三维图像，避免切片过程中可能的形变和信息丢失。
深层信号检测：
通过透明化处理，使深层组织的荧光信号得以无损传递，适用于大体积组织的标记。
高效标记：
增强的免疫标记步骤允许检测低丰度分子，如与神经活动相关的cFos蛋白。
空间分辨率高：
结合光片显微镜，能够精确定位特定脑区的神经元活性和网络连接。
在该研究中，研究人员利用 iDISCO+ 技术详细绘制了小鼠脊髓损伤恢复过程中全脑的神经活动分布情况，其主要贡献包括以下几点：
标记神经活动：
通过检测神经活动相关的cFos蛋白，研究人员量化了不同时间点、不同脑区内活跃神经元的分布和密度。这为揭示外侧下丘脑在步态恢复中的关键作用提供了直接证据。
追踪神经连接：
通过联合使用缺失糖蛋白的狂犬病毒（G-deleted Rabies Virus），研究人员标记了与脊髓腰段相连的神经元。这种双标记策略显示，LH中的谷氨酸能神经元在脊髓损伤恢复中与脑干和脊髓的神经投射密切相关。
