Stymulacja kręgosłupa pomaga mężczyznom z paraplegią ponownie chodzić
Nowy sposób elektrycznej stymulacji rdzenia kręgowego za pomocą bezprzewodowych implantów, wraz z terapią wspomagającą masę ciała, pomógł trzem mężczyznom z porażeniem kończyn dolnych w ponownym chodzeniu z pomocą balkoników i kul. Potrafią nawet wykonać kilka kroków bez żadnej pomocy.
Wiele lat wcześniej trzech mężczyzn odniosło obrażenia w okolicy szyjnej lub szyi kręgosłupa, które spowodowały paraliż dolnych partii ciała.
Nowa „struktura terapeutyczna” odpowiedzialna za ich rehabilitację nosi nazwę Stimulation Movement Overground (STIMO).
Jest wynikiem współpracy między Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) i Szpitalem Uniwersyteckim w Lozannie (CHUV), oba w Szwajcarii.
Dwa czasopisma, Natura i Nature Neuroscience, opublikowali teraz prace badawcze na temat nowego podejścia do stymulacji.
To, co jest niezwykłe w nowej metodzie - i odróżnia ją od dwóch niedawno opublikowanych badań z USA na podobny temat - polega na tym, że mężczyźni mogli poruszać nogami, gdy elektrostymulacja rdzenia kręgowego była wyłączona.
W jednej z prac badawczych naukowcy wyjaśniają znaczenie „zachowania propriocepcji” w celu przywrócenia kontroli ruchu u ludzi po urazie rdzenia kręgowego.
Potrzeba „zachowania propriocepcji”
Propriocepcja to zdolność wyczuwania pozycji ciała i ruchu poprzez przetwarzanie sygnałów pochodzących z samego ciała, w przeciwieństwie do jego otoczenia. Naukowcy często opisują to jako „szósty zmysł”.
Niektórzy, którzy o tym pisali, przytaczali przykład mężczyzny, który pomimo tego, że mógł spowodować skurcze mięśni, był skutecznie unieruchomiony po „infekcji pozbawiającej go poczucia pozycji, ruchu i dotyku w ciele” - lub jego propriocepcja.
Naukowcy ze Szwajcarii utrzymują, że jeśli stymulacja elektryczna rdzenia kręgowego nie zapewnia właściwej kombinacji precyzyjnego określania lokalizacji i czasu impulsów, może zakłócać propriocepcję.
Metoda STIMO może temu zaradzić dzięki zastosowaniu „stymulacji typu burst i profili stymulacji czasoprzestrzennej”. Korzystając z symulacji, naukowcy wykazali, że umożliwia to „silną kontrolę nad aktywnością neuronów ruchowych”.
„Dokładny czas i lokalizacja stymulacji elektrycznej”, wyjaśnia współautorka Jocelyne Bloch, profesor i neurochirurg z CHUV, która przeprowadziła operację wszczepienia implantu, „ma kluczowe znaczenie dla zdolności pacjenta do wykonania zamierzonego ruchu”.
Szwajcarska precyzja zegarka
Starszy autor badania, prof. Grégoire Courtine, neurobiolog z EPFL, zauważa, że po latach badań modeli zwierzęcych „byli w stanie naśladować w czasie rzeczywistym sposób, w jaki mózg naturalnie aktywuje rdzeń kręgowy”.
Sugeruje, że precyzyjne połączenie lokalizacji i czasu impulsów pomogło wygenerować nowe połączenia nerwowe.
Prof. Bloch mówi, że musi być „tak precyzyjny jak szwajcarski zegarek”. Implanty składają się z szeregu elektrod, które działają na określone grupy mięśni nóg.
„Wybrane konfiguracje elektrod aktywują określone obszary rdzenia kręgowego, naśladując sygnały, które mózg dostarcza do chodzenia” - dodaje.
Trzej mężczyźni musieli nauczyć się, jak zaplanować swój zamiar chodzenia za pomocą impulsów stymulacyjnych. Już po 1 tygodniu tej fazy „kalibracji” wszyscy trzej chodzili z „wsparciem masy ciała”.
„Wszyscy pacjenci mogli chodzić z wykorzystaniem wspomagania masy ciała w ciągu 1 tygodnia. Od razu wiedziałem, że jesteśmy na dobrej drodze ”.
Prof. Jocelyne Bloch
W ciągu 5 miesięcy ich „dobrowolna kontrola mięśni znacznie się poprawiła” - mówi prof. Courtine. „Ludzki układ nerwowy zareagował na leczenie jeszcze głębiej, niż się spodziewaliśmy”.
Mężczyźni nie wykazywali zmęczenia mięśni nóg i chodzili bez użycia rąk przez ponad kilometr podczas sesji rehabilitacyjnych.
„Plastyczność zależna od aktywności”
Intensywne i długie sesje pomogły układom nerwowym mężczyzn wywołać „plastyczność zależną od aktywności” i zreorganizować włókna nerwowe. To właśnie doprowadziło do poprawy zdolności ruchowych, nawet przy braku stymulacji.
Zespół chce teraz przełożyć odkrycia na dostosowane metody leczenia, które mogą być stosowane w szpitalach i klinikach.
Naukowcy opracowują teraz również „neurotechnologię nowej generacji”, którą mają nadzieję przetestować wkrótce po urazie, gdy istnieje większa szansa na wyzdrowienie, ponieważ dotknięta tkanka nie zaczęła obumierać.
Według szacunków Krajowego Centrum Statystycznego Urazów Rdzenia Kręgowego przy Uniwersytecie Alabama w Birmingham, w Stanach Zjednoczonych żyje około 288 000 osób z urazami rdzenia kręgowego. Każdego roku lekarze diagnozują około 17 700 nowych przypadków, z czego 78 procent dotyczy mężczyzn .
Urazy poniesione podczas wypadków samochodowych stanowią większość (38%) przypadków uszkodzeń rdzenia kręgowego w USA, a następnie upadki (32%). Inne względnie częste przyczyny to rany spowodowane strzałami z broni palnej i innymi aktami przemocy (14%), a także urazy, które występują podczas uprawiania sportu lub rekreacji (8%).
Poniższy film z EPFL podsumowuje badania i ilustruje postępy trzech mężczyzn podczas rehabilitacji.
