Studien hade visat återhämtning från förlamning med hjälp av en ny metod för neuroteknik
Kotor i vår kropp är ben som utgör ryggraden. Vår ryggrad innehåller flera nerver som sträcker sig från vår hjärna ner till nedre delen av ryggen. Vår ryggrad är en grupp av nerver och relaterad vävnad som denna ryggkota består av och ger skydd åt. Ryggmärgen är ansvarig för att överföra meddelanden (signaler) från hjärnan till olika delar av vår kropp och vice versa. På grund av denna överföring kan vi känna smärta eller röra våra händer och ben. En ryggmärgsskada är ett extremt allvarligt fysiskt trauma när skada orsakas på ryggmärgen. När ryggmärgen drabbas av en skada "misslyckas" några av impulserna från vår hjärna att levereras till olika delar av kroppen. Detta resulterar i fullständig förlust av känsel, styrka och rörlighet var som helst under skadeplatsen. Och om skadan uppstår nära nacken resulterar detta i förlamning över stora delar av kroppen. Skada i ryggmärgen är mycket traumatisk och har en betydande inverkan på den drabbades dagliga liv och ger varaktiga fysiska, mentala och känslomässiga effekter.
Ny lovande studie
För närvarande finns det inget botemedel för att reparera skador orsakade av en ryggradsskada eftersom den är irreversibel. Vissa former av behandling och rehabilitering hjälper patienter att leva ett fruktbart och självständigt liv. Mycket forskning pågår med hopp om att det en dag skulle vara möjligt att helt behandla ryggmärgsskador. I en genombrottsstudie har ett team av forskare från Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne och Lausanne University Hospital i Schweiz utformat en ny terapi för att främja återhämtning från ryggmärgsskada. Denna studie som kallas STIMO (STImulation Movement Overground) har publicerats i Natur1 och Nature Neuroscience2. Forskare uppger att deras resultat är baserade på den förståelse de har fått genom att analysera djurmodeller genom år av forskning.
Forskare syftade till att efterlikna realtidsbeteendet hos hjärnan och ryggmärgen. Deltagarna i denna studie var tre paraplegiker som hade drabbats av livmoderhalsryggmärgsskador och som varit förlamade sedan många år (minst fyra). Alla hade genomgått olika rehabiliteringar och även om det fanns neurala kopplingar på skadeplatsen fick de ingen rörelse. Efter att ha genomgått det nya rehabiliteringsprotokollet som beskrivs i den aktuella studien kunde de gå bara inom en veckas tid med hjälp av kryckor eller rollator som visade att de återhämtade sig frivillig kontroll av benmusklerna som förlamades efter att de ådragit sig skada.
Forskning uppnådde detta genom "riktad elektrisk stimulering av nervceller" i träryggmärgen tillsammans med viktassisterad terapi. Den elektriska stimuleringen av ryggmärgen gjordes med mycket hög precision och detta gjorde denna studie unik. Stimuleringen var som korta elektriska stötar som skulle förstärka signalerna och hjälpa förlamade deltagares hjärna och ben att kommunicera bättre. För detta ändamål placerades implantat - en rad elektroder (16 elektroder på en pulsgenerator) - på ryggmärgen så att forskare kunde rikta in sig på distinkta individuella muskler i deltagarens ben. Detta implantat, en maskin av storleken på en tändsticksask, hade ursprungligen designats för att hantera muskelsmärtor. Det var tekniskt utmanande att kirurgiskt kunna implantera denna enhet i specifika regioner i ryggmärgen. Olika konfigurationer av dessa elektroder i implantaten aktiverade riktade områden av ryggmärgen och efterliknade signaler/meddelanden som behövde levereras till hjärnan för att kunna gå. Vid sidan av elektrisk stimulering var patienter också tvungna att på egen hand "tänka" på att röra sina ben för att väcka eventuella vilande neuronanslutningar.
Utbildning
Det var viktigt för deltagarna att ha en exakt tid och plats för den elektriska stimuleringen för att producera en viss rörelse. Riktade pulser av el levererades av ett trådlöst kontrollsystem. Det var utmanande för deltagarna att anpassa och finjustera koordinationen mellan den egna hjärnans "intention" att gå och den externa elektriska stimuleringen. Experimentet ledde till bättre neurologisk funktion och gjorde det möjligt för deltagarna att naturligt träna överjordiska gångförmågor i laboratoriet under en längre tid. Efter en vecka kunde alla tre deltagarna gå handsfree med hjälp av riktad elektrisk stimulering och något stödsystem för kroppsvikt i över en kilometer. De upplevde inte ben-muskeltrötthet och deras stegkvalitet var konsekvent så att de bekvämt kunde delta i långa träningspass.
Efter fem månaders träning förbättrades den frivilliga muskelkontrollen av alla deltagare avsevärt. Ett så långt och högintensivt träningspass sågs vara mycket bra för att bibehålla plasticitet genom att utnyttja vårt nervsystems inneboende förmåga att "omorganisera" nervfibrer och tillväxt av nya nervförbindelser. Längre träning ledde till förbättrad och konsekvent motorisk funktion även efter att externa elektriska stimulanser stängts av.
Tidigare studier som använt empiriska tillvägagångssätt har varit framgångsrika där få paraplegiker kunde ta några steg över en kort sträcka med hjälp av gånghjälpmedel så länge som elektriska stimulanser tillhandahölls. När stimuleringarna stängdes av återgick deras tidigare tillstånd där patienterna inte kunde aktivera några benrörelser och detta beror på att patienterna inte var "tillräckligt tränade". En unik aspekt av den aktuella studien är att neurologiska funktioner sågs kvarstå även efter att träningen avslutats och elektrisk stimulering stängdes av även om deltagarna gick mycket bättre när stimuleringarna var på. Denna träningsbehandling kan ha hjälpt till att återuppbygga och stärka neurala förbindelser mellan hjärna och ryggmärg som hade blivit icke-funktionella till följd av skada. Forskare var förtjusta över det oväntade svaret från det mänskliga nervsystemet på deras experiment.
Detta är en genombrottsforskning för patienter som ådragit sig olika typer av kroniska ryggmärgsskador och ett hopp har skapats om att de med rätt träning kan återhämta sig. Nystartat företag som heter GTX Medical, som grundades av författarna till denna studie, vill designa och utveckla skräddarsydda neuroteknik som kan användas för att ge rehabilitering inom sjukvården. En sådan teknik ska också testas mycket tidigare, dvs omedelbart efter skada när återhämtningspotentialen är mycket högre då kroppens neuromuskulära system inte har upplevt fullständig atrofi i samband med kronisk förlamning.
***
{Du kan läsa den ursprungliga forskningsartikeln genom att klicka på DOI-länken nedan i listan över citerade källor}
Källa (er)
1. Wagner FB et al 2018. Riktad neuroteknik återställer promenader hos människor med ryggmärgsskada. Natur. 563 (7729). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0649-2
2. Asboth L et al. 2018. Omorganisering av kortiko–reticulo–spinalkretsen möjliggör funktionell återhämtning efter svår ryggmärgskontusion. Naturens neurovetenskap. 21(4). https://doi.org/10.1038/s41593-018-0093-5
***
