Elektriskā stimulācija piedāvā cerību cilvēkiem ar smagu muguras smadzeņu traumu

Elektriskā stimulācija dod jaunu cerību cilvēkiem ar smagiem muguras smadzeņu bojājumiem. Pētījums rāda, ka četri jauni vīrieši ar paraplēģiju tagad ar mugurkaula elektriskās stimulācijas palīdzību var paši kustināt kājas. Pētnieki uzskata, ka terapijai ir potenciāls mainīt paralīzes cilvēku prognozi pat gadus pēc traumas.

Atklājums “piedāvā jaunu perspektīvu, ka muguras smadzenēm pat pēc smaga ievainojuma ir liels funkcionālas atveseļošanās potenciāls.” Foto avots: 123RF.com.

Vīrieši, kuri bija paralizēti vairāk nekā 2 gadus, izmantojot elektrisko stimulāciju, spēja saliekt kāju pirkstus, potītes un ceļgalus. Vēl lielāks kustību uzlabojums tika konstatēts, kad vīrieši stimulāciju izmantoja kopā ar fizisko rehabilitāciju. Sīkāka informācija par šo revolucionāro atklājumu tika publicēta žurnālā Brain .

Atklājums “piedāvā jaunu perspektīvu, ka muguras smadzenēm pat pēc smaga ievainojuma ir liels funkcionālās atveseļošanās potenciāls”, sacīja galvenā pētniece Klaudija Angeli, PhD, Frazier Rehab institūta Cilvēku lokomotoru pētījumu centra vecākā pētniece un docente, Luisvilas Universitātes Kentuki mugurkaula smadzeņu traumu izpētes centrs (KSCIRC).

Kents Stefensons, otrā persona, kurai veikta muguras smadzeņu epidurālā stimulācija, labprātīgi paceļ kāju, kamēr viņa stimulators ir aktīvs. Fotoattēls ar Luisvilas Universitātes atbalstu.

Kā darbojas elektriskā stimulācija

Elektriskā stimulācija ietver elektrības impulsus, kas tiek nosūtīti pa mugurkaulu, lai atdarinātu signālus, kurus smadzenes parasti sūta, lai sāktu kustību. Elektriskos impulsus piegādā caur stimulatoru, kas ķirurģiski tiek novietots uz muguras smadzenēm.

Robs Summers, kurš ir paralizēts zem krūtīm, bija pirmais, kurš guva labumu no šīs ārstēšanas. Viņš guva elektriskos impulsus muguras smadzenēs tieši zem traumas, bet katru dienu veica apmācību, kurā viņš tika apturēts zirglietā virs skrejceliņa, bet pētnieki palīdzēja viņam stāvēt vai staigāt. Galu galā Robs varēja nostāties patstāvīgi līdz 4 minūtēm. Septiņus mēnešus ilgā tiesas laikā Robs atguva brīvprātīgu kontroli pār savām kājām.

Visi vīrieši vienlaicīgi spēja sinhronizēt kāju, potīšu un purngalu kustības ar datora ekrānā redzamā viļņa pieauguma un kritiena norādi, un trīs no četriem spēja mainīt spēku, pie kura viņi saliecās. kāju, atkarībā no trīs dažādu dzirdes norāžu intensitātes.

“Tas, ka smadzenes spēj izmantot dažus atlikušos savienojumus un pēc tam apstrādāt šo sarežģīto vizuālo, dzirdes un uztveres informāciju, ir diezgan pārsteidzošs. Tas stāsta mums, ka informācija no smadzenēm nonāk pareizajā vietā muguras smadzenēs, lai cilvēks ar diezgan iespaidīgu precizitāti varētu kontrolēt kustības raksturu, ”sacīja atbildīgais pētnieks V. Reggeijs Edgertons, PhD. lai attīstītu šo pieeju terapijai. Dr Edgertons ir izcils integratīvās bioloģijas, fizioloģijas, neirobioloģijas un neiroķirurģijas profesors Kalifornijas Universitātē, Losandželosā.

Citi veselības uzlabojumi

Visi četri vīrieši spēja paši izturēt savu svaru un parādīja arī citus veselības uzlabojumus, piemēram, palielinātu muskuļu masu, mazāku nogurumu un labāku pašsajūtu. Robs, piemēram, Robs sāka labāk kontrolēt asinsspiedienu, regulēt ķermeņa temperatūru, kontrolēt urīnpūsli un seksuālo funkciju.

Pētnieki pēta, vai epidurālo stimulāciju var izmantot, lai palīdzētu cilvēkiem ar roku paralīzi, un izstrādā tehnoloģiju, kas nodrošina mugurkaula stimulāciju caur ādu, nevis ķirurģiski jāimplantē stimulators. Turklāt pētnieki strādā, lai pilnveidotu elektrisko stimulatoru tehnoloģiju, lai palīdzētu labāk kontrolēt kustību cilvēkiem, kuriem ir paralīze.

Komentārs
Autors: Drs. Narihito Nagoshi un Michael G Fehlings

Nesen liela uzmanība tika pievērsta muguras smadzeņu traumas (SCI) terapeitiskajām stratēģijām, ieskaitot šūnu transplantāciju un / vai zāļu ievadīšanu. SCI neirālo prekursoru šūnu klīniskie pētījumi jau ir veikti ¹, tāpat kā mezenhimālo cilmes šūnu ¹ izmēģinājumi un tādu medikamentu kā nātrija / glutamāta antagonisti ² un antibiotikas minociklīna ³ izmēģinājumi. Šajā kontekstā Angeli un kolēģu iesniegtais darbs pašreizējā Brain numurā izklāsta jaunu stratēģiju SCI ⁴ ārstēšanai. Viņu pētījumā tika iekļauti 4 pacienti ar pilnīgu motorisko SCI. Kopš SCI visiem pacientiem bija pagājuši vairāk nekā 2 gadi, un ievainojumu līmenis svārstījās no C7 līdz T5. Epidurālās muguras smadzeņu stimulācijas vienības tika ķirurģiski implantētas T11 / 12 līmenī. Pārsteidzoši, ka visi 4 pacienti ar hronisku pilnīgu paralīzi drīz pēc ierīces implantācijas atguva kāju brīvprātīgu kustību, izmantojot epidurālo stimulāciju. Turklāt pacienti varēja aktivizēt kāju motorisko kustību atbilstoši redzes un dzirdes norādēm. Atkārtota stāvēšana un brīvprātīga apmācība, izmantojot epidurālo stimulāciju, veicināja lielāku spēku ģenerēšanu un kāju muskuļu kustības precizitāti.

Pārsteidzošais punkts šajā pētījumā ir tāds, ka SCI terapeitiskā stratēģija koncentrējās nevis uz pašu bojājuma vietu, bet zem muguras smadzeņu bojājuma vietas līmeņa. Šūnu transplantācijas terapijā galvenā uzmanība tiek pievērsta bojāto neironu šūnu aizstāšanai un aksonu reģenerācijas un remielinizācijas veicināšanai bojājuma vietā un pāri tai. Tomēr šī darba rezultāti parāda jaunu stratēģiju, kā aktivizēt saudzētās muguras smadzeņu shēmas zem traumas līmeņa, izmantojot epidurālo stimulāciju, bez tiešas bojājuma vietas apstrādes. Mugurkaula jostas daļā ir zināmi centrālie ģeneratori (CPG), kas kontrolē pakaļējo ekstremitāšu lokomotoro darbību ⁵, un epidurālā stimulācija šajā darbā varētu veicināt CPG neironu shēmas atkārtotu aktivizēšanu. Turpretī joprojām ir nenotverams mehānisms, kā vizuālie un dzirdes ievades dati, kas novirzīti uz mugurkaula shēmu caur stipri izjauktiem aksoniem bojājuma vietā. Tomēr Courtine un kolēģi parādīja, ka, ja nav nekādas supraspinālas ievades, no lietošanas atkarīgi mācību mehānismi var veicināt pilnīgas svara nestspējas skrejceļa pārvietošanās atjaunošanos SCI ⁶ grauzēju modelī. Tāpēc CPG neironu shēmas stimulēšana muguras jostas daļā varētu būt jauns SCI terapeitiskais mērķis.

Galvenais šī darba ierobežojums ir nelielais uzņemto pacientu skaits. Lai arī pacienti ir salīdzinoši jauni (vidēji 26, 9 gadi), SCI izplatībai ir tendence pieaugt geriatriskiem pacientiem ⁷, un šajā pacientu grupā rezultāti ir jāpārbauda. Turpmākie pētījumi būs nepieciešami, lai izpētītu epidurālās stimulācijas funkcionālo iedarbību un apmācību lielākos klīniskos pētījumos.

Skatīt avotus

Angeli CA, Edgerton VR, Gerasimenko YP, Harkema SJ. Smadzenes . 2014. doi: 10.1093 / smadzenes / awu038.

Nacionālie veselības institūti. Mugurkaula stimulācija palīdz četriem pacientiem ar paraplēģiju atgūt brīvprātīgu kustību. http://www.nih.gov/news/health/apr2014/nibib-08.htm. Piekļuve 2014. gada 8. aprīlim.

Luisvilas universitāte. Četri paraplēģiski vīrieši brīvprātīgi pārvieto kājas, kas ir “vēl nebijis sasniegums” paralīzes kopienai. http://louisville.edu/medicine/news/four-paraplegic-men-voluntally-move-their-legs-an-unprecedented-breakthrough-for-paralysis-komunitāte. Piekļuve 2014. gada 8. aprīlim.

Komentāru atsauksmes
1. Tetzlaff W, et al. Sistēmisks pārskats par šūnu transplantācijas terapiju muguras smadzeņu traumas gadījumā. J Neirotrauma . 28: 1611-1682, doi: 10.1089 / neu.2009.1177 (2011).

2. Fehlings MG, et al. Riluzols akūtu traumatisku muguras smadzeņu traumu ārstēšanai: NACTN I fāzes klīniskā izmēģinājuma pamatojums un dizains. J Neurosurg mugurkauls . 17: 151-156, doi: 10.3171 / 2012.4.AOSPINE1259 (2012).

3. Casha S et al. II fāzes placebo kontrolēta randomizēta minociklīna pētījuma rezultāti muguras smadzeņu akūta bojājuma gadījumā. Smadzenes . 135: 1224-1236, doi: 10.1093 / brain / aws072aws072 [pii] (2012).

4. Angeli CA, Edgerton VR, Gerasimenko YP, Harkema SJ. Muguras muguras smadzeņu uzbudināmība ļauj cilvēkiem pēc hroniskas pilnīgas paralīzes veikt brīvprātīgas kustības. Smadzenes . doi: awu038 [pii] 10.1093 / brain / awu038 (2014).

5. Kiehn O. Locomotor ķēdes zīdītāju muguras smadzenēs. Annu Rev Neurosci . 29: 279-306, doi: 10.1146 / annurev.neuro.29.051605.112910 (2006).

6. Courtine G, et al. Nefunkcionālu mugurkaula shēmu pārveidošana funkcionālos stāvokļos pēc smadzeņu ievades zaudēšanas. Nat Neurosci . 12: 1333-1342, doi: 10.1038 / nn.2401nn.2401 [pii] (2009).

7. Martins ND, et al. Mirstības lēciena punkts vecumam un akūts dzemdes kakla muguras smadzeņu bojājums. J Trauma . 71: 380-385; diskusija 385-386, doi: 10.1097 / TA.0b013e318228221f00005373-201108000-00016 [pii] (2011).