Електрическото стимулиране предлага надежда за хора с тежка травма на гръбначния мозък

Електрическата стимулация дава нова надежда на хора с тежко увреждане на гръбначния мозък. Изследване показва, че четирима млади мъже с параплегия вече са в състояние сами да движат краката си с помощта на електрическа стимулация на гръбначния стълб. Изследователите смятат, че терапията има потенциал да промени прогнозата на хората с парализа дори години след нараняването.

Откритието „предлага нова перспектива, че гръбначният мозък, дори и след тежко нараняване, има голям потенциал за функционално възстановяване.“ Източник на снимката: 123RF.com.

Мъжете, които бяха парализирани повече от 2 години, бяха в състояние да огъват пръстите на краката, глезените и коленете си, докато използват електрическа стимулация. Още по-голямо подобрение в движението беше установено, когато мъжете използват стимулацията в комбинация с физическа рехабилитация. Подробности за това новаторско откритие бяха публикувани в списание Brain .

Откритието „предлага нова перспектива, че гръбначният мозък, дори и след тежко нараняване, има голям потенциал за функционално възстановяване“, заяви водещият изследовател Клаудия Анджели, доктор на науките, старши изследовател, Център за изследване на човешкия локомотор в Института Фрейзър Рехаб и доцент, Изследователски център за нараняване на гръбначния мозък в Кентъки в Университета на Луисвил (KSCIRC).

Кент Стивънсън, вторият човек, подложен на епидурална стимулация на гръбначния мозък, доброволно повдига крака си, докато стимулаторът му е активен. Снимка е предоставена от Университета в Луисвил.

Как работи електрическата стимулация

Електрическата стимулация включва импулси от електричество, които се изпращат надолу по гръбначния стълб, за да имитират сигналите, които мозъкът обикновено изпраща, за да инициира движение. Електрическите импулси се доставят чрез стимулатор, който се поставя хирургично върху гръбначния мозък.

Роб Самърс, който е парализиран под гърдите, беше първият човек, който се възползва от това лечение. Той получи електрически импулси към гръбначния мозък точно под нараняването, докато преминаваше ежедневно обучение, при което беше окачен в сбруя над бягаща пътека, докато изследователите му помагаха да стои или да ходи. В крайна сметка Роб можеше да стои самостоятелно до 4 минути. Седем месеца след процеса, Роб си възвърна доброволен контрол над краката.

Всички мъже успяха да синхронизират движенията на крака, глезена и пръстите на краката в унисон с визуална сигнализация за издигане и падане на вълна, показана на компютърен екран, а трима от четиримата бяха в състояние да променят силата, с която те се огъваха крака им, в зависимост от интензивността на три различни слухови сигнали.

„Фактът, че мозъкът е в състояние да се възползва от малкото връзки, които може да останат, и след това да обработва тази сложна визуална, слухова и възприятителна информация, е доста невероятен. Това ни казва, че информацията от мозъка стига до правилното място в гръбначния мозък, така че човекът да може да контролира, с доста впечатляваща точност, характера на движението “, каза доктор В. Реджи Едъртън, отговорен изследовател за разработване на този подход към терапията. Д-р Еджъртън е отличен професор по интегративна биология, физиология, невробиология и неврохирургия в Калифорнийския университет, Лос Анджелис.

Други подобрения на здравето

И четиримата от мъжете успяха да понесат теглото си самостоятелно и също показаха други здравословни подобрения, като увеличена мускулна маса, по-малка умора и по-голямо чувство за благополучие. Роб, например, Роб започна да има по-добър контрол на кръвното налягане, регулиране на телесната температура, контрол на пикочния мехур и сексуална функция.

Изследователите изучават дали епидуралната стимулация може да се използва за подпомагане на хора с парализа на ръцете и разработват технология за доставяне на гръбначна стимулация през кожата, вместо да се налага хирургично да имплантират стимулатора. Освен това изследователите работят за усъвършенстване на технологията за електрически стимулатори, за да помогнат за постигане на по-голям контрол върху движението при хора с парализа.

коментар
От доц. Нарихито Нагоши и Майкъл Фе Фелингс

В последно време много внимание беше насочено към терапевтичните стратегии за увреждане на гръбначния мозък (SCI), включително клетъчна трансплантация и / или прилагане на лекарства. Клиничните изпитвания на неврални прекурсорни клетки за SCI вече са проведени ¹, както и изпитвания на мезенхимни стволови клетки ¹ и лекарства като натриеви / глутаматни антагонисти ² и антибиотик миноциклин ³ . В този контекст работата, представена от Анджели и колеги в актуален брой на Brain, представя нова стратегия за лечение на SCI ⁴ . В тяхното проучване са записани 4 пациенти с пълен двигателен SCI. Повече от 2 години минаха от SCI при всички пациенти и нивата на наранявания варираха от C7 до T5. Епидуралните отдели за стимулация на гръбначния мозък бяха хирургично имплантирани на ниво T11 / 12. Изненадващо всички 4 пациенти с хронична пълна парализа възвърнаха доброволно движение на краката си чрез епидурална стимулация скоро след имплантирането на устройството. Освен това пациентите могат да активират двигателното движение на краката си според зрителния и слуховия сигнал. Повтарящите се стоящи и доброволни тренировки с помощта на епидурална стимулация насърчават по-голямо генериране на сила и точност на движението на мускулите на краката.

Поразителната точка на това изследване е, че терапевтичната стратегия за SCI се фокусира не върху самото място на лезията, а под нивото на мястото на лезията върху гръбначния мозък. В терапията с клетъчна трансплантация акцентът е върху заместване на увредените нервни клетки и насърчаване на регенерацията на аксона и ремиелинизацията на и през мястото на лезията. Резултатите от тази работа обаче демонстрират нова стратегия за активиране на пощадената верига на гръбначния мозък под нивото на нараняване чрез епидурална стимулация, без пряко лечение на мястото на лезията. В гръбначния мозък на гръбначния мозък се знае, че съществуват централни генератори (CPG), които контролират локомоторното поведение на задните крайници ⁵, и епидуралната стимулация в тази работа може да допринесе за повторното активиране на CPG нервната схема. За разлика от това остава механизмът, чрез който зрителните и слуховите входове се спускат към гръбначната верига през силно разрушени аксони в мястото на лезията остава неуловим. Въпреки това, Кортийн и колегите му демонстрираха, че при липса на супраспинален принос, обусловените от употребата механизми за обучение могат да насърчат възстановяването на движение на пътека с пълна тежест при модел на гризачи SCI ⁶ . Следователно стимулирането на CPG нервната схема в лумбалния гръбначен мозък може да бъде нова терапевтична цел за SCI.

Основното ограничение на тази работа е малкият брой на записаните пациенти. Въпреки че пациентите са сравнително млади (средно 26, 9 години), разпространението на SCI има тенденция да се увеличава при гериатрични пациенти ⁷ и резултатите от тази група пациенти трябва да бъдат изследвани. Необходими са бъдещи изследвания за изследване на функционалните ефекти на епидуралната стимулация и обучение при по-големи клинични изпитвания.

Преглед на източници

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

Национални здравни институти. Спиналната стимулация помага на четирима пациенти с параплегия да възвърнат доброволното движение. http://www.nih.gov/news/health/apr2014/nibib-08.htm. Достъп до 8 април 2014 г.

Университета в Луисвил. Четирима параплегични мъже доброволно раздвижват краката си, безпрецедентен пробив за общността на парализа. http://louisville.edu/medicine/news/four-paraplegic-men-voluntarily-move-their-legs-an-unprecedented-breakthrough-for-paralysis-community. Достъп до 8 април 2014 г.

Коментари
1. Tetzlaff W, et al. Систематичен преглед на клетъчни терапии за трансплантация за увреждане на гръбначния мозък. J Невротравма . 28: 1611-1682, doi: 10.1089 / neu.2009.1177 (2011).

2. Fehlings MG, et al. Рилузол за лечение на остро травматично увреждане на гръбначния мозък: обосновка и дизайн на клиничното изпитване на фаза I на NACTN. J Neurosurg гръбначен стълб . 17: 151-156, doi: 10.3171 / 2012.4.AOSPINE1259 (2012).

3. Casha S, et al. Резултати от фаза II плацебо-контролирано рандомизирано изпитване на миноциклин при остро увреждане на гръбначния мозък. Мозък . 135: 1224-1236, doi: 10.1093 / мозък / aws072aws072 [pii] (2012).

4. Angeli CA, Edgerton VR, Gerasimenko YP, Harkema SJ. Промяната на възбудимостта на гръбначния мозък дава възможност за доброволни движения след хронична пълна парализа при хората. Мозък . doi: awu038 [pii] 10.1093 / мозък / awu038 (2014).

5. Kiehn O. Локомоторните вериги в гръбначния мозък на бозайниците. Annu Rev Neurosci . 29: 279-306, doi: 10.1146 / annurev.neuro.29.051605.112910 (2006).

6. Courtine G, et al. Трансформация на нефункционални гръбначни вериги във функционални състояния след загубата на мозъчен принос. Нат Невроси . 12: 1333-1342, doi: 10.1038 / nn.2401nn.2401 [pii] (2009).

7. Martin ND, et al. Точката на смъртност на смъртността при възраст и остри наранявания на гръбначния стълб. J травма . 71: 380-385; дискусия 385-386, doi: 10.1097 / TA.0b013e318228221f00005373-201108000-00016 [pii] (2011).