Spinal stimulation hjælper mænd med paraplegi med at gå igen
En ny måde at elektrisk stimulere rygmarven med trådløse implantater sammen med terapi, der understøtter kropsvægt, har hjulpet tre mænd med paraplegi til at gå igen ved hjælp af gående rammer og krykker. De kan endda tage et par skridt uden hjælp overhovedet.
Mange år tidligere fik de tre mænd skader i livmoderhalsområdet eller nakkeområdet på deres rygmarv, der havde efterladt dem lammet i underkroppen.
Den nye ”terapeutiske ramme”, der er ansvarlig for deres rehabilitering, kaldes Stimulation Movement Overground (STIMO).
Det er resultatet af et samarbejde mellem Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) og Lausanne Universitetshospital (CHUV), begge i Schweiz.
To tidsskrifter, Natur og Natur Neurovidenskab, har nu offentliggjort studieopgaver om den nye stimuleringsmetode.
Hvad der er bemærkelsesværdigt ved den nye metode - og adskiller den fra to nyligt offentliggjorte undersøgelser fra USA om et lignende emne - er, at mændene kunne bevæge deres ben, når den elektriske stimulering til rygmarven blev slukket.
I et af studiepapirerne forklarer forskerne vigtigheden af at "bevare proprioception" for at genoprette bevægelseskontrol hos mennesker med rygmarvsskade.
Behovet for at 'bevare proprioception'
Proprioception er evnen til at fornemme kropslig position og bevægelse ved at behandle signaler, der kommer fra selve kroppen i modsætning til dets miljø. Forskere beskriver det ofte som en "sjette sans."
Nogle, der har skrevet om det, har nævnt eksemplet på en mand, der til trods for at være i stand til at få sine muskler til at trække sig sammen, faktisk var ubevægelig efter en "infektion fratog ham følelsen af position, bevægelse og berøring i hans krop" - eller hans proprioception.
Forskerne i Schweiz fastholder, at hvis elektrisk stimulering af rygmarven ikke har den rigtige kombination af præcis placeringsmålretning og timing af pulser, kan det forstyrre proprioception.
STIMO-metoden kan overvinde dette ved hjælp af "burst-stimulering og spatiotemporal stimuleringsprofiler." Ved hjælp af simuleringer viste forskerne, at det muliggjorde "robust kontrol over motorneuronaktivitet."
"Den nøjagtige timing og placering af den elektriske stimulering," forklarer medforfatter Jocelyne Bloch, professor og neurokirurg ved CHUV, der udførte implantatoperationen, "er afgørende for en patients evne til at producere en tilsigtet bevægelse."
Schweizisk urpræcision
Seniorstudieforfatter Prof. Grégoire Courtine, en neurovidenskabsmand hos EPFL, bemærker, at de efter mange års undersøgelse af dyremodeller "var i stand til at efterligne i realtid, hvordan hjernen naturligt aktiverer rygmarven."
Han foreslår, at den nøjagtige kombination af placering og timing af impulser er det, der hjalp med at generere nye nerveforbindelser.
Prof. Bloch siger, at det skal være "lige så præcist som et schweizisk ur." Implantaterne består af en række elektroder, der er målrettet mod specifikke grupper af benmuskler.
”Udvalgte konfigurationer af elektroder aktiverer bestemte områder af rygmarven og efterligner de signaler, som hjernen ville levere for at producere gå,” tilføjer hun.
De tre mænd var nødt til at lære, hvordan de kunne time deres intention om at gå med stimuleringsimpulser. Efter kun 1 uge af denne "kalibreringsfase" gik alle tre med "kropsvægtstøtte."
”Alle patienter kunne gå ved hjælp af kropsvægt inden for en uge. Jeg vidste straks, at vi var på den rigtige vej. ”
Prof. Jocelyne Bloch
Inden for 5 måneder forbedrede deres "frivillige muskelkontrol sig enormt," siger professor Courtine. "Det menneskelige nervesystem reagerede endnu mere dybt på behandlingen, end vi forventede."
Mændene viste ingen træthed i benmusklerne og gik håndfri i mere end en kilometer under deres rehabiliteringssessioner.
'Aktivitetsafhængig plasticitet'
De intense og lange sessioner hjalp mændens nervesystemer med at udløse "aktivitetsafhængig plasticitet" og reorganisere nervefibre. Dette førte til forbedret bevægelsesevne, selv i fravær af stimulering.
Holdet ønsker nu at oversætte resultaterne til skræddersyede behandlinger, der kan bruges på hospitaler og klinikker.
Forskerne udvikler også nu "næste generations neuroteknologi", som de håber at teste hurtigt efter skade, når der er større chance for bedring, fordi det berørte væv ikke er begyndt at dø.
Ifølge estimater fra National Spinal Cord Injury Statistical Centre ved University of Alabama i Birmingham, er der omkring 288.000 mennesker, der lever med rygmarvsskade i USA. Hvert år diagnosticerer medicinske fagfolk omkring 17.700 nye tilfælde, hvoraf 78 procent er hos mænd .
Skader, der opstår under køretøjsulykker, tegner sig for de fleste (38 procent) tilfælde af rygmarvsskade i USA efterfulgt af fald (32 procent). Andre relativt almindelige årsager inkluderer sår fra skud og andre voldelige handlinger (14 procent) sammen med skader, der opstår under sport eller rekreation (8 procent).
Den følgende video fra EPFL opsummerer forskningen og illustrerer de fremskridt, de tre mænd har gjort under deres rehabilitering.
