Elektriline stimulatsioon pakub lootust tõsise seljaaju vigastusega inimestele

Elektriline stimulatsioon annab tõsise seljaaju vigastusega inimestele uut lootust. Uuring näitab, et neli paraplegiaga noormeest saavad nüüd lülisamba elektrilise stimulatsiooni abil jalgu iseseisvalt liigutada. Teadlaste arvates võib teraapia muuta halvatusega inimeste prognoosi isegi aastaid pärast vigastust.

Avastus „pakub uut väljavaadet, et seljaajus on isegi raske vigastuse järel suur funktsionaalse taastumise potentsiaal.“ Fotoallikas: 123RF.com.

Enam kui 2 aastat halvatud mehed suutsid elektrilist stimulatsiooni kasutades varbad, pahkluud ja põlved painduda. Veel suurem liikumise paranemine leiti, kui mehed kasutasid stimulatsiooni koos kehalise taastusraviga. Selle murrangulise avastuse üksikasjad avaldati ajakirjas Brain .

Avastus "pakub uut väljavaadet, et seljaajus on isegi pärast tõsist vigastust suur funktsionaalse taastumise potentsiaal, " ütles Frazier Rehabi instituudi inimese lokomotoorse uuringu keskuse vanemteadur, PhD juhtivteadur Claudia Angeli, Louisville'i ülikooli Kentucky seljaaju vigastuste uurimise keskus (KSCIRC).

Kent Stephenson, teine ​​inimene, kes läbib seljaaju epiduraalset stimulatsiooni, tõstab vabatahtlikult jalga, kui tema stimulaator on aktiivne. Foto viisakalt Louisville'i ülikoolilt.

Kuidas elektriline stimulatsioon töötab

Elektriline stimulatsioon hõlmab elektri impulsse, mis saadetakse selgroogu allapoole, et jäljendada signaale, mida aju tavaliselt liikumise algatamiseks saadab. Elektrilised impulsid toimetatakse stimulaatori kaudu, mis asetatakse seljaajule kirurgiliselt.

Esimene inimene, kes sai sellest ravist kasu rinna all halvatud Rob Summersist. Ta sai seljaajust elektrivoolu impulsid vahetult vigastuse alt, läbides samal ajal igapäevaseid treeninguid, mille käigus ta peatati rakme jooksulint jooksul ning teadlased aitasid tal kas seista või kõndida. Lõpuks suutis Rob seista kuni 4 minutit. Seitse kuud pärast kohtuprotsessi taastas Rob oma jalgade vabatahtliku kontrolli.

Kõik mehed suutsid jalgade, pahkluude ja varvaste liigutusi sünkroonida arvutiekraanil kuvatava laine tõusu ja languse visuaalse suunaga ning kolm neljast suutsid muuta jõudu, millega nad paindusid. nende jalg, sõltuvalt kolme erineva kuulmisnärvi intensiivsusest.

“See, et aju suudab ära kasutada vähesed ühendused, mis võivad alles jääda, ja seda keerulist visuaalset, kuulmis- ja tajuinfot seejärel töödelda, on päris hämmastav. See ütleb meile, et ajust pärinev teave jõuab seljaaju õigesse kohta, nii et inimene saab üsna muljetavaldava täpsusega kontrollida liikumise olemust, ”ütles vastutav uurija, PhD V. Reggie Edgerton selle lähenemisviisi arendamiseks teraapias. Dr Edgerton on Los Angelese California ülikooli integratiivse bioloogia, füsioloogia, neurobioloogia ja neurokirurgia tunnustatud professor.

Muud tervisealased parandused

Kõik neli meest suutsid iseseisvalt oma raskust kanda ja näitasid ka muid tervisega seotud parandusi, näiteks suurenenud lihasmass, väiksem väsimus ja suurem heaolutunne. Näiteks Robil hakkas Rob paremini vererõhku, kehatemperatuuri reguleerimist, põie kontrolli ja seksuaalset funktsiooni paremini kontrollima.

Teadlased uurivad, kas epiduraalset stimulatsiooni saab kasutada käte halvatusega inimeste abistamiseks ja töötavad välja tehnoloogia selgroo stimulatsiooni edastamiseks naha kaudu, selle asemel et stimulaatorit kirurgiliselt siirdada. Lisaks töötavad teadlased elektrilise stimulaatori tehnoloogia edasiarendamisel, et aidata halvatud inimestel paremini kontrollida liikumist.

Kommentaar
Drs. Narihito Nagoshi ja Michael G Fehlings

Viimasel ajal on palju tähelepanu pööratud seljaaju vigastuse (SCI) terapeutilistele strateegiatele, sealhulgas raku siirdamine ja / või ravimite manustamine. Neerude prekursorrakkude kliinilised uuringud SCI jaoks on juba toimunud ¹, nagu ka mesenhümaalsete tüvirakkude ¹ uuringud ja selliste ravimite nagu naatriumi / glutamaadi antagonistid ² ja antibiootikumi minotsükliin ³ uuringud. Selles kontekstis tutvustab Angeli ja tema kolleegide ajakirjas Brain ilmunud töö uudset SCI ravi ⁴ strateegiat. Uuringusse kaasati 4 täieliku motoorse SCIga patsienti. Kõigil patsientidel oli SCI-st möödunud rohkem kui 2 aastat ja vigastuste tase oli vahemikus C7 kuni T5. Seljaaju epiduraalse stimulatsiooni üksused implanteeriti kirurgiliselt T11 / 12 tasemel. Üllataval kombel tabasid kõik 4 kroonilise täieliku halvatusega patsienti jalad vabatahtlikult oma epiduraalse stimulatsiooni kaudu varsti pärast seadme siirdamist. Veelgi enam, patsiendid said aktiveerida jalgade motoorset liikumist vastavalt nägemis- ja kuulmisäppidele. Korduv seismine ja vabatahtlik treenimine epiduraalset stimulatsiooni kasutades soodustasid suurema jõu genereerimist ja jalalihaste liikumise täpsust.

Selle uuringu silmatorkav punkt on see, et SCI terapeutiline strateegia ei keskendunud mitte kahjustuse kohale, vaid seljaaju kahjustuskoha tasemele. Rakutransplantatsioonravis keskendutakse kahjustatud närvirakkude asendamisele ning aksonite regeneratsiooni ja remüeliniseerimise soodustamisele kahjustuse kohas ja selle kohal. Selle töö tulemused näitavad siiski uut strateegiat seljaaju säästliku vooluringi aktiveerimiseks vigastuse tasemest allapoole epiduraalse stimulatsiooni abil, ilma kahjustuse koha otsest töötlemist. Seljaaju nimmepiirkonnas on teada tagajäsemete lokomotoorse käitumise juhtimiseks kasutatavaid tsentraalseid generaatoreid (CPG) ⁵ ja selles töös toimuv epiduraalne stimulatsioon võib aidata kaasa CPG närviskeemi taasaktiveerimisele. Vastupidiselt jääb mehhanism, mille abil visuaalsed ja kuuldavad sisendid laskusid seljaaju vooluringisse kahjustuse kohas tugevalt häiritud aksonite kaudu, endiselt raskesti kättesaadavaks. Kuid Courtine ja kolleegid näitasid, et igasuguse supraspinaalse sisendi puudumisel võivad kasutusest sõltuvad õppemehhanismid soodustada SCI ⁶ näriliste mudelis täieliku raskuse kandva jooksulindi liikumise taastamist. Seetõttu võiks lülisamba nimmepiirkonna CPG närviskeemi stimuleerimine olla SCI uus terapeutiline sihtmärk.

Selle töö peamine piirang on vastuvõetud patsientide väike arv. Ehkki patsiendid on suhteliselt noored (keskmine 26, 9 aastat), kipub SCI levimus geriaatrilistel patsientidel ⁷ suurenema ja selle patsientide rühma tulemusi tuleks uurida. Epiduraalse stimulatsiooni funktsionaalse mõju uurimiseks ja suuremates kliinilistes uuringutes treenimiseks on vaja tulevasi uuringuid.

Vaadake allikaid

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

Riiklikud tervishoiuinstituudid. Lülisamba stimulatsioon aitab neljal paraplegiaga patsiendil taastuda vabatahtlikust liikumisest. http://www.nih.gov/news/health/apr2014/nibib-08.htm. Juurdepääs 8. aprillil 2014.

Louisville'i ülikool. Neli parapleegilist meest liiguvad vabatahtlikult jalad, mis on halvatuskogukonna jaoks enneolematu läbimurre. http://louisville.edu/medicine/news/four-paraplegic-men-voluntally-move-their-legs-an-unprecedented-breakthrough-for-paralysis-kommuunium. Juurdepääs 8. aprillil 2014.

Kommentaaride viited
1. Tetzlaff W, et al. Seljaaju vigastuse rakulise siirdamise ravimeetodite süstemaatiline ülevaade. J Neurotrauma . 28: 1611-1682, doi: 10.1089 / neu.2009.1177 (2011).

2. Fehlings MG, et al. Rilusool ägeda traumaatilise seljaaju vigastuse raviks: NACTN I faasi kliinilise uuringu alus ja ülesehitus. J Neurosurg selg . 17: 151-156, doi: 10.3171 / 2012.4.AOSPINE1259 (2012).

3. Casha S jt. II faasi platseebo-kontrollitud randomiseeritud minotsükliini uuringu tulemused seljaaju ägeda kahjustuse korral. Aju . 135: 1224-1236, doi: 10.1093 / aju / aws072aws072 [pii] (2012).

4. Angeli CA, Edgerton VR, Gerasimenko YP, Harkema SJ. Seljaaju erutuvuse muutmine võimaldab inimestel pärast kroonilist täielikku halvatust vabatahtlikke liikumisi. Aju . doi: awu038 [pii] 10.1093 / aju / awu038 (2014).

5. Kiehn O. Lokomotoorsed vooluringid imetajate seljaajus. Annu Rev Neurosci . 29: 279-306, doi: 10.1146 / annurev.neuro.29.051605.112910 (2006).

6. Courtine G, et al. Mittefunktsionaalsete selgroolülituste muutmine funktsionaalseteks olekuteks pärast aju sisendi kaotamist. Nat Neurosci . 12: 1333-1342, doi: 10.1038 / nn.2401nn.2401 [pii] (2009).

7. Martin ND jt. Suremuspunkt vanuse ja emakakaela seljaaju ägeda vigastuse korral. J Trauma . 71: 380-385; arutelu 385-386, doi: 10.1097 / TA.0b013e318228221f00005373-201108000-00016 [pii] (2011).