A tanulmány kimutatta a bénulásból való felépülést egy új neurotechnológiai módszerrel
Testünk csigolyái a gerincet alkotó csontok. Gerincünk számos ideget tartalmaz, amelyek az agyunktól lefelé a hát alsó részéig terjednek. A miénk gerincvelő idegek és kapcsolódó szövetek csoportja, amelyből ez a gerinccsigolya áll és védelmet nyújt. A gerincvelő felelős az üzenetek (jelek) továbbításáért az agyból testünk különböző részeibe és fordítva. Ennek az átvitelnek köszönhetően képesek vagyunk fájdalmat érezni vagy mozgatni a kezünket és a lábunkat. A gerincvelő sérülése rendkívül súlyos fizikai trauma, amikor a gerincvelő károsodást okoz. Amikor a gerincvelő sérülést szenved, az agyunkból érkező impulzusok egy része „nem sikerül” eljutni a test különböző részeihez. Ez az érzés, az erő és a mobilitás teljes elvesztését eredményezi bárhol a sérülés helye alatt. És ha a sérülés a nyak közelében történik, ez azt eredményezi bénulás a test nagy részén. A gerincvelő sérülése nagyon traumatikus, és jelentős hatással van az elszenvedett mindennapi életére, tartós fizikai, mentális és érzelmi hatásokat okozva.
Új, ígéretes tanulmány
Jelenleg nincs gyógymód a gerincsérülések által okozott károsodások helyrehozására, mivel azok visszafordíthatatlanok. A kezelés és a rehabilitáció egyes formái segítik a betegeket abban, hogy eredményes és önálló életet éljenek. Sok kutatás folyik abban a reményben, hogy egyszer lehetséges lesz a gerincvelő sérüléseinek teljes kezelése. Egy áttörést jelentő tanulmányban az Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne és a svájci Lausanne Egyetemi Kórház tudósaiból álló csapat új terápiát tervezett a gerincvelő-sérülésből való felépülés elősegítésére. Ezt a tanulmányt STIMO (STImulation Movement Overground) néven tették közzé Természet1 és a Nature Neuroscience2. A tudósok azt állítják, hogy megállapításaik azon a megértésen alapulnak, amelyet az állatmodellek elemzése során szereztek több éves kutatás során.
A tudósok célja az volt, hogy utánozzák az agy és a gerincvelő valós idejű viselkedését. A vizsgálatban részt vevő három bénult volt, akik nyaki gerincvelő-sérülést szenvedtek, és évek óta lebénultak (minimum négy). Mindegyikük különböző rehabilitáción esett át, és bár voltak idegi kapcsolatok a sérülés helyén, nem tudtak elmozdulni. Miután átestek a jelenlegi vizsgálatban leírt új rehabilitációs protokollon, mindössze egy héten belül tudtak járni mankók vagy járókerekek segítségével, ami azt mutatja, hogy visszaszerezték a lábizmok önként vállalt uralmát, amelyek a sérülés után lebénultak.
A kutatások ezt az idegsejtek célzott elektromos stimulációjával érték el a gerincvelőben, valamint a testtömeg-asszisztált terápiát. A gerincvelő elektromos stimulációja nagyon nagy pontossággal történt, és ez tette ezt a vizsgálatot egyedülállóvá. A stimuláció olyan volt, mint egy rövid elektromos lökés, amely felerősítette a jeleket, és segíti a bénult résztvevők agyát és lábát a jobb kommunikációban. Ebből a célból implantátumokat – egy sor elektródát (16 elektródát egy impulzusgenerátoron) – helyeztek a gerincvelőre, lehetővé téve a kutatók számára, hogy a résztvevő lábainak különálló izmait célozzák meg. Ezt az implantátumot, egy gyufásdoboz méretű gépet eredetileg izomfájdalmak kezelésére tervezték. Technológiai kihívást jelentett, hogy ezt az eszközt sebészeti úton beültessék a gerincvelő bizonyos területeire. Ezen elektródák különböző konfigurációi az implantátumokban aktiválták a gerincvelő célzott régióit, és utánozták azokat a jeleket/üzeneteket, amelyeket az agyba kellett juttatni ahhoz, hogy járni tudjon. Az elektromos stimuláció mellett a betegeknek saját maguknak kellett „gondolniuk” a lábuk mozgatását, hogy felébresszék a szunnyadó neuronkapcsolatokat.
Képzések
Fontos volt, hogy a résztvevők pontosan meghatározzák az elektromos stimuláció időpontját és helyét, hogy egy adott mozgást tudjanak előidézni. A célzott elektromos impulzusokat vezeték nélküli vezérlőrendszer szolgáltatta. Kihívást jelentett a résztvevők számára, hogy alkalmazkodjanak és finomhangolják a koordinációt saját agyuk járási szándéka és a külső elektromos stimuláció között. A kísérlet jobb neurológiai funkciót eredményezett, és lehetővé tette a résztvevők számára, hogy a laboratóriumban hosszabb ideig természetes módon gyakorolják a föld feletti járási képességeiket. Egy hét elteltével mindhárom résztvevő egy kilométert meghaladóan sétálhatott kihangosítva, célzott elektromos stimuláció és valamilyen testsúlytámogató rendszer segítségével. Nem tapasztaltak lábizom-fáradtságot, lépésminőségük egyenletes volt, így kényelmesen tudtak részt venni a hosszadalmas edzéseken.
Öt hónapos edzés után az összes résztvevő önkéntes izomkontrollja jelentősen javult. Egy ilyen hosszú és nagy intenzitású edzés nagyon jónak bizonyult a plaszticitás megőrzésében azáltal, hogy kihasználja idegrendszerünkben rejlő képességét az idegrostok „újjászervezésére” és az új idegkapcsolatok növekedésére. A hosszabb edzés a motoros működés javulásához és állandóságához vezetett még a külső elektromos stimuláció kikapcsolása után is.
A korábbi, empirikus megközelítéseket alkalmazó tanulmányok sikeresek voltak, amelyekben kevés bénultság volt képes kis távolságon néhány lépést megtenni járást segítő eszközök segítségével, mindaddig, amíg elektromos stimulációt biztosítottak. Amikor a stimulációt kikapcsolták, visszatért a korábbi állapotuk, amikor a betegek nem tudtak semmilyen lábmozgást aktiválni, és ennek az az oka, hogy a betegek nem voltak „eléggé kiképezve”. A jelenlegi tanulmány egyedülálló aspektusa, hogy a neurológiai funkciók az edzés befejezése és az elektromos stimuláció kikapcsolása után is fennmaradtak, bár a résztvevők sokkal jobban jártak, amikor a stimuláció be volt kapcsolva. Ez az edzési kezelés segíthetett volna újjáépíteni és megerősíteni az agy és a gerincvelő közötti idegi kapcsolatokat, amelyek a sérülés következtében működésképtelenné váltak. A tudósok örömmel fogadták az emberi idegrendszer váratlan reakcióját kísérletükre.
Ez egy áttörést jelentő kutatás azon betegek számára, akik különböző típusú krónikus gerincvelő-sérüléseken estek át, és reményt kelt, hogy megfelelő edzéssel felépülhetnek. A tanulmány szerzői által társalapító GTX medical nevű start-up cég személyre szabott tervezést és fejlesztést keres. neurotechnológia amelyek segítségével az egészségügyi rendszeren belül rehabilitációt lehet biztosítani. Az ilyen technológiát jóval korábban is tesztelni kell, azaz közvetlenül a sérülés után, amikor a felépülési potenciál sokkal magasabb, mivel a szervezet neuromuszkuláris rendszere nem tapasztalt krónikus bénulással járó teljes sorvadást.
***
{Az eredeti kutatási cikket a hivatkozott forrás(ok) listájában lent található DOI linkre kattintva olvashatja el}
Forrás (ok)
1. Wagner FB et al 2018. A célzott neurotechnológia helyreállítja a járást gerincvelő-sérülés esetén. Természet. 563(7729). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0649-2
2. Asboth L et al. 2018. A cortico-reticulo-spinalis kör átszervezése lehetővé teszi a funkcionális helyreállítást súlyos gerincvelői zúzódások után. Természet idegtudomány. 21. (4) bekezdése alapján. https://doi.org/10.1038/s41593-018-0093-5
***
