脊柱损伤研究的历史
从古埃及至今：脊柱损伤研究
纵观大部分的科学和医学史，脊髓损伤和瘫痪被认为是不可逆和不可治疗的。早在古埃及时期，医生们就认为他们对脊椎损伤的人无能为力。尽管多年来我们对神经系统及其功能的理解不断加深，但人们仍然坚信，中枢神经系统(CNS，即大脑和脊髓)中的神经一旦受伤就无法再生。
在过去的近三十五年里，这种根深蒂固的观念才被完全抛弃。人们早就知道，受损的末梢神经，也就是体内的神经，能够再生，并能完全恢复功能。末梢神经环境有什么特别之处，科学家们一直想一探究竟。
二十世纪八十年代，在老鼠身上进行的实验表明，中枢神经系统细胞可以在模拟外周神经系统(PNS)的实验室条件下再生它们的神经纤维或轴突。
为什么?部分原因是外周神经系统环境提供了中枢神经系统轴突喜欢的某些营养物质，部分原因是中枢神经系统环境自身含有对神经修复非常不利的分子。
研究人员开始确定促使轴突在活体中再生的具体的分子条件。他们还发现了阻止中枢神经系统轴突再生的因素。在20世纪80年代末，第一个障碍被发现：由包裹中枢神经系统的髓鞘产生的强大的再生阻断蛋白。通过去除阻断蛋白，轴突能够非常强健地生长。
这一发现为一个曾被视为无望的神经康复学领域注入了新的生命，并引领了一个横跨脊髓生物学全领域的新研究时代。
神经保护作用
二十世纪九十年代：科学家发现脊髓损伤是一个长时间的连锁反应。
首先是损伤脊髓的冲击，随后是一系列细胞损伤，伴随炎症和病变区域化学混乱。一种类固醇药物已被批准用于急性脊髓损伤；这些发生在1990年。
现如今：随着对脊髓损伤后分子环境的更深入理解，包括神经胶质细胞、血压和免疫反应的如何作用的新发现，脊髓损伤的有效急性治疗疗法在不断发展。
许多临床试验正在进行，以测试药物、冷却疗法或细胞疗法，这些疗法已在动物研究中被证实可以减少神经损伤并保持其功能。
促进轴突生长
二十世纪九十年代：科学家们开始用直接促进轴突生长或阻断生长抑制分子的物质来治疗神经创伤。这些治疗策略成功地修复了单个受伤的神经元，在动物模型中，部分脊髓功能得到恢复。
现如今： 科学家们继续调整中枢神经系统的环境，使其更适合神经元的生长。一些内部分子已经被确认具有促进生长或排斥生长的功能，并且一些促进生长的分子已经被识别出来，进行深入的测试。
一个令人兴奋的新研究领域表明，受损的轴突本身无法对损伤产生强烈的反应。通过了解与胚胎发育相关的身体遗传密码，科学家们已经能够重新启动身体对损伤的反应，从而编码出前所未有的轴突生长环境。虽然这是一项重要的发展，但这一追求需要更多的研究。
仅仅是受损轴突的再生不足以恢复神经元的功能。生长中的轴突也必须得到营养和支持，然后连接到一个受体，在无疼痛或痉挛的情况下让轴突发挥作用。
促进补偿性增长
二十世纪九十年代：科学家们注意到，修复受损轴突的治疗方法也有助于周围神经元的健康生长，并支持恢复中的细胞。
现如今： 研究人员正致力于调整这一过程，以重建受损但完整的神经网络，特别是对那些不完全脊髓损伤的人——那些仍存在未受伤神经的人，未受伤神经可能会被诱导来接替受损神经的功能。
可塑性
二十世纪九十年代：直到21世纪初，人们根深蒂固地认为神经系统是一组单一的“电线”，在发育初期形成，然后在整个生命周期中是静止不变。
现如今：物理学家现在知道大脑不是像硬钢丝一样；事实上，它在成年期会产生新的神经细胞。此外，还有一些方法可以控制或促进神经元的生长。损伤会造成主要神经进行重塑，以适应神经传感信号的中断。脊髓回路是可塑的，也就是说，经过训练，它们可以接管受损区域的功能。一些简单的疗法，如间歇性缺氧或物理锻炼，似乎可以促进与运动功能有关的某些神经的生长。
科学家们正在研究各种可能促进神经生长和可塑性的药物疗法。有证据表明，意念本身可以影响与记忆和认知相关的可塑性。使用电刺激，以刺激大脑或脊髓增加其可塑性，从而增强运动功能是一项令人兴奋的发现。
脊髓的微小回路尚不完全清楚，但有望发展成为为瘫痪患者量身定制的更精确的疗法，以促进修复和可塑性。
神经胶质细胞
二十世纪九十年代：科学家们刚刚开始认识到，星形胶质细胞和少突胶质细胞在神经系统中不是静态的也不是被动的空间填充物的事实。
现如今： 这些神经系统辅助细胞的作用正不断解开谜题。目前已知，星形胶质细胞在神经系统损伤的反应中发挥着至关重要的作用——好的方式是为神经元提供营养，坏的方式是通过制造伤疤来封闭损伤区域。
少突胶质细胞是形成髓鞘的关键，髓鞘是神经轴突上的绝缘体，能让电化学信号加速传递。髓磷脂的缺失(也是多发性硬化症的典型特征)似乎可以通过细胞疗法来治疗。
防止疤痕形成
二十世纪九十年代：脊髓损伤部位的疤痕组织在修复过程中起着阻碍物理和化学修复的作用。20世纪90年代，研究人员发现了一些与疤痕组织有关的阻碍生长的分子信号，并开始寻找克服这些抑制信使的方法。
现如今： 研究人员正在测试能溶解疤痕并让神经穿过屏障的酶。在实验室研究中，动物在使用疤痕消除药物后恢复了身体功能。一旦技术细节研发和定制出来，人体试验就会提上日程。
人工桥梁
二十世纪九十年代：轴突需要一个坚实的生长基础。他们不能自己跨越脊髓损伤部位的物理间隙。在20世纪90年代，研究人员开始测试可以帮助神经元穿过这些间隙的工程材料。他们还发现，某些类型的移植细胞可以填补这一空白。从实验动物身上移植的支持细胞，如雪旺细胞和嗅鞘神经胶质细胞(OEG)显示出巨大的潜力。
现如今：研究人员已经研发出以合成聚合物支架和有机物质(如鱼纤维蛋白)作为活细胞的跨间隙替代品。
这些支架为生长细胞提供物理支持，也可以与生长促进分子甚至是干细胞结合，以促进功能的恢复。
研究人员正在努力提高特异性细胞移植的成功率。动物实验的成果加速了临床试验的进程。雪旺细胞、OEG、还有几种类型的干细胞移植已经进入人体试验阶段。一些临床试验已经招募到了受试者，这尤其令人振奋。
干细胞
二十世纪九十年代：科学家们学会了如何分离人类干细胞，并开始将这些细胞移植到动物体内，试图重建受损的神经回路。他们希望未分化的细胞能够迁移到需要它们的地方，并变成因受伤而造成缺失的细胞类型。有很多宣传种，人们称赞干细胞是“自然的工具箱”，可以解决身体上的任何问题。
不幸的是，许多人被骗到海外推广干细胞“魔术”的诊所，但并没有足够的科学和临床证据支持干细胞“魔术”。
现如今：干细胞的伟大前景正在慢慢实现。目前许多临床试验正在进行中，以测试这些细胞对各种情况病情的疗效，包括急性和慢性脊髓损伤。
干细胞科学家已经发现了新的细胞形式，包括诱导多能细胞(iPSC)，这是一种来自身体的细胞，例如皮肤细胞，可以被编程到更原始的状态。这些诱导多能干细胞的行为非常像未分化的干细胞，而且不涉及与胚胎细胞相关的伦理问题。
重新设计康复
二十世纪九十年代：脊髓损伤领域学者刚刚开始认识到，康复不仅仅是提供补偿性设备和治疗方式。物理治疗在脊髓损伤康复中的重要性也得到了证实，动物和人类的研究表明，重复和有结构的踏步动作可以激发下脊髓(损伤区域以下)真正“学习”如何在没有大脑输入的情况下控制运动。
科学家们还发现，以活动为基础的治疗方法可以增加支持轴突生长和神经元存活的分子信号的产生。
现如今： 高强度运动已经成为康复的一个标准部分。科学家们已经了解到，某些形式的模式化活动会唤醒脊髓中处于休眠状态的神经回路，并能触发某种程度的功能。
这是与运动训练相关的神经恢复的基础——在跑步机上辅助行走。更进一步地，研究人员在训练活动中增加脊髓刺激。在少数患者中，脊髓刺激促进的功能恢复程度前所未有；此外，高强度运动还能刺激心血管、膀胱和性功能的恢复。更多的临床试验正在进行中。
探索遗传学前沿
二十世纪九十年代：科学家们开始研究大脑和脊髓形成的遗传基础。
现如今： 研究人员对发育生物学和特定基因有了更好的理解，这些基因构成了我们出生前形成神经系统的版图。
科学家们现在相信，在成年动物身上，开启基因受体以促进神经生长是有可能的。利用先进的微阵列筛选技术，以及来自小鼠和人类基因组分析的数据，我们现在对细胞活性和轴突再生相关行为的身体遗传密码有了更深入的了解。
在二十五年前并不存在的前沿研究想法
联合疗法：很可能没有一种单一疗法能治愈脊髓损伤。相反，随着时间的推移，可能需要综合治疗。
人机交互：在过去十年左右的时间里，生物工程师已经能够利用包括人类在内的动物的脑电波来控制计算机设备。
例如，一只恒河猴，只用他的大脑，就能精确地激活灵长类伴侣瘫痪的手。一位四肢瘫痪的妇女，只用她的思想，就能驾驶一架战斗机模拟器。一名四肢瘫痪的男子，能将想法转换到假肢上，使其抓起一杯啤酒并喝下去。这个领域会发展得非常快。
新工具：科学家现在有办法观察活体动物的神经功能。包括光遗传学在内的新工具可以利用光源打开或关闭单个细胞。现在有了操纵甚至编辑遗传密码的新方法。
大数据：SCI领域现在完全从事生物信息学，对所谓的“大数据”的分析使研究人员能够在以前不可能的深度来挖掘研究数据的模式和大量细节。此外，该领域已经在标准化实验方式方面取得了巨大进展，以加快研发进程并减少重复步骤。
矩阵：为了测试治疗的效果，研究人员设计了非常精确的方法来持续准确地测量某些功能的变化，包括手和手指功能的一系列测试，用于任何针对颈椎损伤的治疗。合理和精密的结果测量对于临床试验的计划和执行以及最终的成功至关重要。