Spinal stimulering hjelper menn med paraplegi å gå igjen
En ny måte å elektrisk stimulere ryggmargen med trådløse implantater, sammen med terapi som støtter kroppsvekt, har hjulpet tre menn med paraplegi til å gå igjen ved hjelp av gående rammer og krykker. De kan til og med ta noen skritt uten hjelpemidler i det hele tatt.
Mange år tidligere fikk de tre mennene skader i livmorhalsområdet, eller nakkeområdet, på ryggmargene som hadde forlatt dem lammet i underkroppen.
Det nye “terapeutiske rammeverket” som er ansvarlig for rehabiliteringen deres kalles Stimulation Movement Overground (STIMO).
Det er resultatet av et samarbeid mellom Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) og Lausanne universitetssykehus (CHUV), begge i Sveits.
To tidsskrifter, Natur og Natur nevrovitenskap, har nå publisert studieoppgaver om den nye stimuleringsmetoden.
Det som er bemerkelsesverdig ved den nye metoden - og skiller den fra to nylig publiserte studier fra USA om et lignende emne - er at mennene kunne bevege beina når den elektriske stimuleringen til ryggmargen ble slått av.
I en av studieoppgavene forklarer forskerne viktigheten av å "bevare propriosepsjon" for å gjenopprette bevegelseskontroll hos mennesker med ryggmargsskade.
Behovet for å 'bevare proprioception'
Propriosepsjon er evnen til å ane kroppslig stilling og bevegelse ved å behandle signaler som kommer fra kroppen selv, i motsetning til omgivelsene. Forskere beskriver det ofte som en "sjette sans."
Noen som har skrevet om det, har sitert eksemplet på en mann som til tross for å kunne få musklene sine til å trekke seg sammen, effektivt var ubevegelig etter at en "infeksjon fratok ham følelsen av posisjon, bevegelse og berøring i kroppen" - eller hans propriosepsjon.
Forskerne i Sveits hevder at hvis elektrisk stimulering av ryggmargen ikke har den rette kombinasjonen av presis målretting mot posisjon og tidspunkt for pulser, kan det forstyrre propriosepsjon.
STIMO-metoden kan løse dette ved å bruke "burst-stimulering og spatiotemporal stimuleringsprofiler." Ved hjelp av simuleringer viste forskerne at det muliggjorde "robust kontroll over motorneuronaktivitet."
"Den nøyaktige timingen og plasseringen av den elektriske stimuleringen," forklarer medforfatter Jocelyne Bloch, professor og nevrokirurg ved CHUV, som utførte implantatoperasjonen, "er avgjørende for pasientens evne til å produsere en tiltenkt bevegelse."
Sveitsisk presisjon
Seniorstudieforfatter Prof. Grégoire Courtine, en nevrolog ved EPFL, bemerker at de, etter mange år med å forske på dyremodeller, “var i stand til å etterligne hvordan hjernen naturlig aktiverer ryggmargen.”
Han antyder at den presise kombinasjonen av plassering og tidspunkt for impulser er det som bidro til å generere nye nerveforbindelser.
Prof. Bloch sier at den må være "like presis som en sveitsisk klokke." Implantatene består av en serie elektroder som er rettet mot spesifikke grupper av benmuskler.
"Utvalgte konfigurasjoner av elektroder aktiverer bestemte områder av ryggmargen, og etterligner signalene som hjernen ville levere for å produsere gange," legger hun til.
De tre mennene måtte lære å bestemme sin intensjon om å gå med stimuleringspulsene. Etter bare 1 uke i denne "kalibreringsfasen" gikk alle tre med "kroppsvektstøtte."
“Alle pasientene kunne gå med kroppsvektstøtte innen 1 uke. Jeg visste med en gang at vi var på rett vei. ”
Prof. Jocelyne Bloch
I løpet av 5 måneder forbedret deres "frivillige muskelkontroll enormt," sier professor Courtine. "Det menneskelige nervesystemet reagerte enda dypere på behandlingen enn vi forventet."
Mennene viste ingen tretthet i benmusklene og gikk håndfri i mer enn en kilometer under rehabiliteringsøktene.
‘Aktivitetsavhengig plastisitet’
De intense og langvarige øktene hjalp menns nervesystem til å utløse "aktivitetsavhengig plastisitet" og omorganisere nervefibre. Dette var det som førte til forbedret bevegelsesevne, selv i fravær av stimulering.
Teamet ønsker nå å oversette funnene til skreddersydde behandlinger som kan brukes på sykehus og klinikker.
Forskerne utvikler også nå "neste generasjons nevroteknologi", som de håper å teste snart etter skade når det er større sjanse for utvinning fordi det berørte vevet ikke har begynt å dø av.
Ifølge estimater fra National Spinal Cord Injury Statistical Center ved University of Alabama i Birmingham, er det rundt 288 000 mennesker som lever med ryggmargsskade i USA. Hvert år diagnostiserer medisinsk fagpersonell rundt 17 700 nye tilfeller, hvorav 78 prosent er hos menn .
Skader påført under kjøretøyulykker utgjør de fleste (38 prosent) tilfeller av ryggmargsskade i USA, etterfulgt av fall (32 prosent). Andre relativt vanlige årsaker inkluderer sår fra skudd og andre voldelige handlinger (14 prosent), sammen med skader som oppstår under sport eller rekreasjon (8 prosent).
Følgende video fra EPFL oppsummerer forskningen og illustrerer fremgangen som de tre mennene gjorde under rehabiliteringen.
