Studiul a arătat recuperarea după paralizie folosind o nouă metodă de neurotehnologie
Vertebrele din corpul nostru sunt oase care alcătuiesc coloana vertebrală. Coloana vertebrală conține câțiva nervi care se extind de la creier în jos până în partea inferioară a spatelui. Al nostru măduva spinării este un grup de nervi și țesut înrudit din care constă această vertebră a coloanei vertebrale și căruia îi oferă protecție. Măduva spinării este responsabilă de transmiterea mesajelor (semnalelor) din creier către diferite părți ale corpului nostru și invers. Datorită acestei transmisii, suntem capabili să simțim durere sau să ne mișcăm mâinile și picioarele. O leziune a măduvei spinării este o traumă fizică extrem de gravă atunci când măduva spinării este afectată. Când măduva spinării suferă o leziune, unele dintre impulsurile creierului nostru „nu reușesc” să ajungă la diferite părți ale corpului. Acest lucru duce la pierderea completă a senzației, a forței și a mobilității oriunde sub locul vătămării. Și dacă vătămarea are loc aproape de gât, acest lucru are ca rezultat paralizie pe o mare parte a corpului. Leziunea măduvei spinării este foarte traumatizantă și are un impact semnificativ asupra vieții de zi cu zi a pacientului, influențând efecte fizice, mentale și emoționale de durată.
Nou studiu promițător
În prezent, nu există un remediu pentru repararea daunelor cauzate de o leziune a coloanei vertebrale, deoarece este ireversibilă. Unele forme de tratament și reabilitare ajută pacienții să ducă o viață fructuoasă și independentă. O mulțime de cercetări sunt în desfășurare cu speranța că într-o zi va fi posibilă tratarea completă a leziunilor măduvei spinării. Într-un studiu inovator, o echipă de oameni de știință de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne și de la Spitalul Universitar Lausanne din Elveția au conceput o terapie nouă pentru a avansa recuperarea după leziuni ale măduvei spinării. Acest studiu numit STIMO (STImulation Movement Overground) a fost publicat în Natură1 și Nature Neuroscience2. Oamenii de știință afirmă că descoperirile lor se bazează pe înțelegerea pe care au dobândit-o în analiza modelelor animale prin ani de cercetare.
Oamenii de știință și-au propus să imite comportamentul în timp real al creierului și măduvei spinării. Participanții la acest studiu au fost trei paraplegici care au suferit leziuni ale măduvei spinării cervicale și au fost paralizați de mulți ani (minim patru). Toți au suferit diferite reabilitări și, deși existau conexiuni neuronale la locul leziunii, nu și-au câștigat mișcare. După ce au fost supuși noului protocol de reabilitare descris în studiul actual, aceștia au reușit să meargă doar într-o săptămână cu ajutorul cârjelor sau a unui premergător, arătând că și-au recuperat controlul voluntar al mușchilor picioarelor care au fost paralizați după ce s-au rănit.
Cercetările au realizat acest lucru prin „stimularea electrică direcționată a celulelor nervoase” în măduva spinării cherestea, împreună cu terapia asistată cu greutate. Stimularea electrică a măduvei spinării a fost făcută cu niveluri foarte ridicate de precizie și acest lucru a făcut acest studiu unic. Stimularea a fost ca niște șocuri electrice scurte care ar amplifica semnalele și ar ajuta creierul și picioarele participanților paralizați să comunice mai bine. În acest scop, implanturi - o serie de electrozi (16 electrozi pe un generator de impulsuri) - au fost plasate pe măduva spinării, permițând cercetătorilor să vizeze mușchii individuali distincti din picioarele participantului. Acest implant, o mașină de dimensiunea unei cutii de chibrituri, a fost conceput inițial pentru gestionarea durerii musculare. A fost o provocare tehnologic să poți implanta chirurgical acest dispozitiv în anumite regiuni ale măduvei spinării. Configurații diferite ale acestor electrozi în implanturi au activat regiunile vizate ale măduvei spinării și au imitat semnale/mesaje care trebuiau transmise creierului pentru a putea merge. Pe lângă stimularea electrică, pacienții au trebuit să se „gândească” singuri la mișcarea picioarelor, astfel încât să trezească orice conexiuni neuronale latente.
Pregătire
A fost important ca participanții să aibă o oră și un loc precis al stimulării electrice, astfel încât să producă o anumită mișcare. Impulsurile de electricitate țintite au fost furnizate printr-un sistem de control fără fir. A fost o provocare pentru participanți să adapteze și să ajusteze coordonarea dintre „intenția” propriului creier de a merge și stimularea electrică externă. Experimentul a condus la o mai bună funcție neurologică și a permis participanților să antreneze în mod natural abilitățile de mers pe pământ în laborator pentru o perioadă lungă de timp. După o săptămână, toți cei trei participanți au putut să meargă cu mâinile libere cu ajutorul stimulării electrice direcționate și a unui sistem de susținere a greutății corporale timp de peste un kilometru. Ei nu au experimentat oboseală musculară a picioarelor și calitatea pasului lor a fost constantă, astfel încât au putut participa confortabil la sesiuni de antrenament lungi.
După cinci luni de antrenament, controlul muscular voluntar al tuturor participanților sa îmbunătățit semnificativ. O astfel de sesiune de antrenament lungă și de mare intensitate a fost considerată a fi foarte bună pentru menținerea plasticității prin utilizarea capacității inerente a sistemului nostru nervos de a „reorganiza” fibrele nervoase și creșterea noilor conexiuni nervoase. Antrenamentul mai lung a dus la o funcție motrică îmbunătățită și consistentă chiar și după oprirea stimulărilor electrice externe.
Studiile anterioare care au folosit abordări empirice au avut succes în care puțini paraplegici au fost capabili să facă câțiva pași pe o distanță scurtă cu ajutorul ajutoarelor pentru mers, atâta timp cât au fost furnizate stimulări electrice. Când stimulările au fost oprite, starea lor anterioară a revenit în care pacienții nu au putut activa nicio mișcare a picioarelor și asta se datorează faptului că pacienții nu au fost „suficient de antrenați”. Un aspect unic al studiului actual este că funcțiile neurologice au fost văzute ca persistă chiar și după ce antrenamentul s-a încheiat și stimularea electrică a fost oprită, deși participanții au mers mult mai bine atunci când stimulările erau activate. Acest tratament de antrenament ar fi putut ajuta la reconstruirea și consolidarea conexiunilor neuronale dintre creier și măduva spinării, care deveniseră nefuncționale ca urmare a unei leziuni. Oamenii de știință au fost încântați de răspunsul neașteptat al sistemului nervos uman la experimentul lor.
Aceasta este o cercetare revoluționară pentru pacienții care au suferit diferite tipuri de leziuni cronice ale măduvei spinării și s-a generat speranța că, cu antrenamentul potrivit, se pot recupera. Compania start-up numită GTX medical, co-fondată de autorii acestui studiu, caută să proiecteze și să dezvolte neurotechnology care poate fi folosit pentru a asigura reabilitarea în cadrul sistemului de sănătate. O astfel de tehnologie va fi, de asemenea, testată mult mai devreme, adică imediat după accidentare, atunci când potențialul de recuperare este mult mai mare, deoarece sistemul neuromuscular al corpului nu a suferit o atrofie completă asociată cu paralizia cronică.
***
{Puteți citi lucrarea originală de cercetare făcând clic pe linkul DOI de mai jos în lista surselor citate}
Sursa (s)
1. Wagner FB et al 2018. Neurotehnologia vizată restabilește mersul la oameni cu leziuni ale măduvei spinării. Natură. 563(7729). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0649-2
2. Asboth L și colab. 2018. Reorganizarea circuitului cortico-reticulo-spinal permite recuperarea funcțională după contuzia severă a măduvei spinării. Neuroștiința naturii. 21(4). https://doi.org/10.1038/s41593-018-0093-5
***
