Študija je pokazala okrevanje po paralizi z uporabo nove metode nevrotehnologije
Vretence v našem telesu so kosti, ki sestavljajo hrbtenico. Naša hrbtenica vsebuje več živcev, ki segajo od naših možganov navzdol do spodnjega dela hrbta. Naša hrbtenjača je skupina živcev in sorodnega tkiva, iz katerega sestavlja to vretence hrbtenice in jim zagotavlja zaščito. Hrbtenjača je odgovorna za prenos sporočil (signalov) iz možganov v različne dele našega telesa in obratno. Zaradi tega prenosa lahko čutimo bolečino ali premikamo roke in noge. Poškodba hrbtenjače je izjemno huda fizična travma, ko pride do poškodbe hrbtenjače. Ko hrbtenjača utrpi poškodbo, se nekateri impulzi iz naših možganov "ne uspejo" dostaviti v različne dele telesa. To povzroči popolno izgubo občutljivosti, moči in gibljivosti kjer koli pod mestom poškodbe. In če se poškodba pojavi blizu vratu, to povzroči paraliza po velikem delu telesa. Poškodba hrbtenjače je zelo travmatična in pomembno vpliva na bolnikovo vsakdanje življenje ter ima trajne telesne, duševne in čustvene posledice.
Nova obetavna študija
Trenutno ni zdravila za popravilo škode, ki jo povzroči poškodba hrbtenice, saj je nepopravljiva. Nekatere oblike zdravljenja in rehabilitacije pomagajo bolnikom, da živijo plodno in samostojno življenje. Veliko raziskav je v teku z upanjem, da bo nekega dne mogoče popolnoma zdraviti poškodbe hrbtenjače. V prebojni študiji je skupina znanstvenikov iz Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne in Univerzitetne bolnišnice Lausanne v Švici zasnovala novo terapijo za pospešitev okrevanja po poškodbi hrbtenjače. Ta študija, imenovana STIMO (STImulation Movement Overground), je bila objavljena v Narava1 in Nature Neuroscience2. Znanstveniki trdijo, da njihove ugotovitve temeljijo na razumevanju, ki so ga pridobili pri analizi živalskih modelov z leti raziskav.
Znanstveniki so želeli posnemati obnašanje možganov in hrbtenjače v realnem času. Udeleženci te študije so bili trije paraplegiki, ki so utrpeli poškodbe vratne hrbtenjače in so bili že več let paralizirani (najmanj štiri). Vsi so bili podvrženi različnim rehabilitacijam in čeprav so bile na mestu poškodbe nevronske povezave, se niso gibale. Po opravljenem novem rehabilitacijskem protokolu, opisanem v trenutni študiji, so lahko hodili le v enem tednu s pomočjo bergel ali hojice, kar je pokazalo, da so obnovili prostovoljni nadzor nad mišicami nog, ki so bile paralizirane po poškodbi.
Raziskave so to dosegle s "ciljno usmerjeno električno stimulacijo živčnih celic" v hrbtenjači iz lesa skupaj s terapijo s pomočjo teže. Električna stimulacija hrbtenjače je bila izvedena z zelo visoko stopnjo natančnosti, zaradi česar je bila ta študija edinstvena. Stimulacija je bila kot kratki električni sunki, ki bi ojačali signale in pomagali možganom in nogam paraliziranih udeležencev pri boljši komunikaciji. V ta namen so bili na hrbtenjači nameščeni vsadki – niz elektrod (16 elektrod na generator impulzov), ki so raziskovalcem omogočili, da ciljajo na različne posamezne mišice v nogah udeleženca. Ta implantat, stroj velikosti škatle vžigalic, je bil prvotno zasnovan za obvladovanje mišičnih bolečin. Tehnološki izziv je bilo, da bi lahko kirurško vsadili to napravo na določena področja hrbtenjače. Različne konfiguracije teh elektrod v vsadkih so aktivirale ciljne regije hrbtenjače in posnemale signale/sporočila, ki jih je bilo treba dostaviti možganom, da so lahko hodili. Poleg električne stimulacije so morali bolniki tudi sami 'razmišljati' o premikanju nog, da bi prebudili vse mirujoče nevronske povezave.
usposabljanje
Za udeležence je bilo pomembno, da so imeli natančen čas in lokacijo električne stimulacije, da bi ustvarili določeno gibanje. Ciljne impulze električne energije je oddajal brezžični nadzorni sistem. Udeležencem je bilo težko prilagoditi in natančno prilagoditi koordinacijo med 'namero' lastnih možganov za hojo in zunanjo električno stimulacijo. Eksperiment je privedel do boljše nevrološke funkcije in omogočil udeležencem, da so dalj časa naravno trenirali sposobnosti hoje nad zemljo v laboratoriju. Po enem tednu so vsi trije udeleženci lahko prostoročno hodili s pomočjo usmerjene električne stimulacije in sistema za podporo telesne teže več kot en kilometer. Niso občutili utrujenosti mišic nog in njihova kakovost koraka je bila konstantna, tako da so lahko udobno sodelovali na dolgotrajnih treningih.
Po petih mesecih treninga se je prostovoljna kontrola mišic pri vseh udeležencih bistveno izboljšala. Izkazalo se je, da je tako dolga in visoko intenzivna vadba zelo dobra za ohranjanje plastičnosti z uporabo prirojene sposobnosti našega živčnega sistema, da 'reorganizira' živčna vlakna in rast novih živčnih povezav. Daljša vadba je privedla do izboljšane in dosledne motorične funkcije tudi po izklopu zunanjih električnih stimulacij.
Prejšnje študije, ki so uporabljale empirične pristope, so bile uspešne, v katerih je nekaj paraplegikov lahko naredilo nekaj korakov na kratki razdalji s pomočjo pripomočkov za hojo, dokler so bile zagotovljene električne stimulacije. Ko so stimulacije izklopile, se je vrnilo njihovo prejšnje stanje, ko bolniki niso mogli aktivirati nobenih gibov nog in to zato, ker bolniki niso bili dovolj 'trenirani'. Edinstven vidik trenutne študije je, da je bilo ugotovljeno, da nevrološke funkcije vztrajajo tudi po koncu treninga in je bila električna stimulacija izklopljena, čeprav so udeleženci hodili veliko bolje, ko so bile stimulacije vklopljene. Ta tretma bi lahko pomagal obnoviti in okrepiti nevronske povezave med možgani in hrbtenjačo, ki so postale nefunkcionalne zaradi poškodbe. Znanstveniki so bili navdušeni nad nepričakovanim odzivom človeškega živčnega sistema na njihov poskus.
To je prelomna raziskava za bolnike, ki so utrpeli različne vrste kroničnih poškodb hrbtenjače, in vzbujalo se je upanje, da si bodo s pravim treningom lahko opomogli. Zagonsko podjetje, imenovano GTX medical, ki so ga soustanovili avtorji te študije, želi oblikovati in razvijati po meri nevrotehnologija ki se lahko uporablja za izvajanje rehabilitacije v okviru zdravstvenega sistema. Takšno tehnologijo je treba preizkusiti tudi veliko prej, torej takoj po poškodbi, ko je potencial okrevanja veliko večji, saj živčno-mišični sistem telesa ni doživel popolne atrofije, povezane s kronično paralizo.
***
{Izvirno raziskovalno nalogo lahko preberete s klikom na spodnjo povezavo DOI na seznamu citiranih virov}
Vir (i)
1. Wagner FB et al 2018. Ciljna nevrotehnologija obnavlja hojo pri ljudeh s poškodbo hrbtenjače. Narava. 563 (7729). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0649-2
2. Asboth L et al. 2018. Kortiko-retikulo-spinalna reorganizacija omogoča funkcionalno okrevanje po hudi kontuziji hrbtenjače. Narava nevroznanost. 21(4). https://doi.org/10.1038/s41593-018-0093-5
***
