主题：生物电流能助残疾人“长”出断肢？

让残肢修复甚至再生是残障人士的梦想。（CFP 供图）

神经传导示意图。生物体的每项活动都伴随着微弱的电流变化。

人的神经系统示意图。（Gettyimages 供图）

经过处理的神经。（朱庆棠 提供）

　　让残缺的肢体修复甚至再生是残障人士的梦想，也是科学家梦寐以求的目标。最近，英国阿伯丁大学科学家的一个新发现为这个领域的研究开辟了一个新方向。他们的研究表明，人体中的生物电流有望被用来帮助人体组织再生和对残缺的四肢进行补救。生物电流真的有如此神奇的功效吗？人类离真正意义上的肢体再生还有多远？记者特邀医学专家进行探讨。

　　策划：赵洁 采写：记者 李文 通讯员 李绍斌

　　操控生物电流

　　或能助肢体再生

　　还记得万圣节派对上经常出现的怪博士弗兰克斯坦吗？它是诗人雪莱的妻子玛丽·雪莱创作的西方文学史上第一部科幻小说《科学怪人》里的人物。在小说里，生命科学狂人弗兰克斯坦博士在实验室里尝试各种方法，用生物电流造出了一个面目可怕、内心却一度单纯善良的怪物。可能玛丽·雪莱自己也没想到，弗兰克斯坦所做的这个大胆尝试，会成为如今再生医学研究中的热点。

　　据媒体报道，最近，英国阿伯丁大学科学家的一项研究表明，生物电流有望被用来帮助人体组织再生和对残缺的四肢进行补救。未来，也许我们可以通过操控生物电流激发人体内的信号，让肌体重新再生，帮助残疾人“恢复”四肢，重新长出手臂与腿。

　　在中山大学附属第一医院朱庆棠教授看来，生物电流并不神秘。他在接受本报专访时这样解释：“生物电流是一个非常宽泛的概念。生物机体的每一项活动，如肌肉活动、神经活动等，都伴随着微弱的电流变化。心脏的跳动就有生物电流在起作用，神经系统更为明显，人体每一个动作的执行，都是由大脑中枢传递生物电流信号给脊髓，再到全身的神经网络。在肢体神经受到损伤时，神经断口位置的电荷会发生改变，这种神经受损的信息传递回大脑或脊髓中枢后，中枢会下达命令，使损伤的神经进行自我修复。这就是为什么我们的神经在断了之后能够重新生长的原因。”

　　朱教授指出，在自然界中，越低等的生物，断肢再生能力越强。壁虎拥有尾巴再生的能力，到了哺乳动物，像是猫、狗、人类，这种能力却退化了。肢体一旦残缺，很难再自己长出来。生物在越早期、结构越简单的时候，再生起来相对越容易。相对成人，胎儿、婴儿的再生能力更强。“人类在胚胎细胞阶段，如果将由一个受精卵分裂而来的两个细胞分开培养，是有可能成为两个胎儿的。”他说。

　　神经修复：

　　给断肢复活搭“葡萄架”

　　各种事故、自然灾害甚至战争所导致的外周神经损伤修复，到目前为止仍然是一个世界性的难题，特别是因损伤造成的神经缺损的修复。

　　“肢体断了后重新接上，皮肉、血管、骨头这些组织可以再生长愈合，唯有神经在断了之后很难复原。”朱庆棠说。神经断裂就如同葡萄藤被掐断一样，其末梢迅速枯萎，外表看起来还像一条神经，但实际上是没有功能的死神经。这就使得断掉的肢体即便接上去，若不修复神经，也如同假肢。常规的神经修复，有个形象的说法，叫“挖肉补疮式”。若是手臂上的神经断了，就从自己的小腿上抽取一些细小的神经“补”上去进行修复。这种自体神经移植，会给病患增加一处创伤，疗效也并不理想，是无奈的选择。

　　最近，中山大学附属第一医院的科研团队在该领域取得突破。他们研发了一种周围神经缺损修复材料，在这一领域处于世界领先水平。“就像断了的‘葡萄藤’，我们给它重新搭起一个‘葡萄架’，让神经‘枝蔓’可以沿着这个‘架子’重新长回又接起来的断肢中。”朱庆棠介绍。

　　因为人类神经本身的结构精密而复杂，很难进行仿生模拟，因此这种材料是来自遗体捐赠的神经。经过处理，这些神经中的异体细胞被去除。形象点描述，它有点像是晒干了的丝瓜瓤，中间的蛋白质、细胞都被抽掉了，只剩下一个框架。在手术中，这些材料用来填补缺损了的神经。“架子”搭好了以后，神经纤维便可以沿着这些通道重新生长，并慢慢蔓延到断肢中。三年多100多例的临床应用表明，使用这种材料，神经功能恢复的优良率已达到60%以上。

　　有没有可能通过调控生物电流，来促进神经康复？朱庆棠说，就目前的技术而言，想让神经完全恢复到受伤前的状况还是不太可能，生物电流信号起作用的复杂性仍让研究者难以对之有确切的认识和把握。

　　用生物电流激活

　　“智能肌电手”

　　手的残缺对于人们生活影响很大。朱庆棠指出，对生物电流的现实应用，已经出现在一种叫做“智能肌电手”的新型电子义肢中。目前，美国、日本、德国等国家都在研发“智能肌电手”，利用生物电流来控制机械电流，以图达到最好的仿生性能和可控性。

　　“智能肌电手”是如何利用生物电流的呢？中山大学附属第一医院傅国博士为我们解释了其背后的原理：大脑会产生脑电信号，假如这个电信号是指挥肢体动作的，它就会刺激运动神经，运动神经将指令电流传给肢体肌肉，使肌肉产生相应的肌电信号，肢体受肌肉电流控制做出动作。肢体离断后，大脑及控制肢体的神经依然可以保留功能并发送信号。使用者只需把肌电信号传感器安装在手臂残端对应位置，记录肌肉运动时皮肤产生的电流。通过电极中的放大器，可以对测取的电信号进行放大，然后，这个经放大的电信号就可以被用来控制智能肌电手的张开、合闭和旋转等动能了。

　　目前，智能肌电手可以完成七八个基本动作。随着科技的进一步发展，对它的研制将更深入，使之产生“感觉”电流反馈于人脑，这样它就不仅能受大脑控制，还具备真手一样的“神经感觉”，完成真手所能担负的27个复杂技能。

　　生物电流对伤口愈合有帮助

　　在某种程度上看，这项新发现是科学家在对低等生物的研究中得到的启示。

　　英国阿伯丁大学教授拉基尼杰克博士的研究结果表明，生物电流在扁形虫身上的作用要比在人体上的作用更为明显。他介绍：“我们在自发裂变的扁形虫身上进行了试验。扁形虫十分奇特，它在分裂过程中会分成两半，一半只有头，另一半只有尾，然后分别再长成完整的扁形虫。这个过程长久以来让科学家们感到十分困惑，他们不明白为什么每一半都知道自己需要再生的是一个头部还是一个尾部。我们认为自然生物电流不能让残缺的伤口明白应该再生出哪些组织，不过我们在扁形虫身上发现了生物电场在头部和尾部存在差别。缺少头部的那一半中，靠近头部的电场要比靠近尾部的电场要活跃。因而我们可以猜测这是指引扁形虫生长出一个头部或者一个尾部的指示。当扁形虫被切成两半的时候，生物电流从伤口处流失，同样的情形会发生在其他的动物身上，也包括人类。”

　　报道指出，扁形虫和两栖动物这些能够自己进行组织再生的动物，伤口处生物电流的流失让那里的细胞重新回到胚胎状态，它们可以再次分裂为身体需要的细胞种类。通过反转扁形虫的生物电场，拉基尼杰克博士成功地让扁形虫在本应该长出一个头的部位生长出尾巴，从而得到长有两条尾巴或者两个头的扁形虫。

　　拉基尼杰克博士说：“我们在该领域的研究还仅仅停留在初级阶段。有证据表明，人体伤口处的生物电流对伤口的愈合有所帮助。”

　　对儿童趾端再生效果显著

　　据报道，2008年，一个美国男子被飞机模型的螺旋桨弄断了半个手指，而且掉落的手指也失踪了，但是在经过宾夕法尼亚大学组织生物实验室提供的一种粉状材料治疗之后，手指缺失的部分奇迹般地再生了。这个事件被当地媒体称之为“医学奇迹”。这个奇迹被归功于这种神奇的粉状材料。拉基尼杰克博士认为这种粉状材料很有可能是在伤口处起到了影响生物电场的作用。

　　北德克萨斯州大学的一个研究团队则通过模拟生物电流的方式加强感应神经的功能，但是这种方法在运动机能方面的提升效果并不显著。拉基尼杰克博士认为：“我们并不认为模拟生物电流是最为重要的一个因素，但是毫无疑问它是整个拼图不可或缺的一个部分。”有研究证据表明，生物电流技术在帮助病人趾端再生，尤其是在儿童受损趾端再生方面会有更为显著的效果。

　　在朱庆棠看来，再生医学虽是目前医学领域的大热门，但基本上还没有取得什么突破性进展。科学家们原本以为完全掌握了人类的基因序列之后，就掌握了生命的密码，但现在看来，我们对密码的意义仍知之甚少。因此，想要利用生物电流来让残肢重新生长，就现在来看恐怕还比较遥远。目前，临床医生更为现实的做法是探索如何让断肢在接上之后可以修复再生，以及如何用更智能的义肢来代替失去的肢体。