Електрична стимуляція надає надію людям із серйозними травмами спинного мозку

Електрична стимуляція дає нову надію людям з важкими травмами спинного мозку. Дослідження показує, що чотири юнаки з параплегією тепер здатні самостійно рухати ногами за допомогою електричної стимуляції хребта. Дослідники вважають, що терапія може змінити прогноз людей з паралічем навіть через роки після травми.

Це відкриття "пропонує новий прогноз того, що спинний мозок, навіть після важкої травми, має великий потенціал для функціонального відновлення". Джерело фото: 123RF.com.

Чоловіки, які були паралізовані більше 2 років, мали змогу згинати пальці ніг, щиколотки та коліна, використовуючи електричну стимуляцію. Ще більше поліпшення руху було виявлено, коли чоловіки застосовували стимуляцію в поєднанні з фізичною реабілітацією. Деталі про це новаторське відкриття були опубліковані в журналі Brain .

Це відкриття «пропонує новий прогноз того, що спинний мозок, навіть після важкої травми, має великий потенціал для функціонального відновлення», - сказала провідний слідчий Клавдія Анжелі, доктор наук, старший науковий співробітник Центру досліджень людських локомоторів Інституту Фрейзьєр Рехаб і доцент, Університет Луїсвільського Центру пошкоджень спинного мозку в штаті Кентуккі (KSCIRC).

Кент Стівенсон, другий чоловік, який зазнав епідуральної стимуляції спинного мозку, добровільно піднімає ногу, поки його стимулятор активний. Фото люб’язно надано з університету Луїсвілля.

Як працює електрична стимуляція

Електрична стимуляція включає імпульси електрики, які надсилаються вниз по хребту, щоб імітувати сигнали, які мозок зазвичай надсилає, щоб ініціювати рух. Електричні імпульси подаються через стимулятор, який хірургічно розміщується на спинному мозку.

Роб Саммерс, який паралізований нижче грудей, був першим, хто отримав користь від цього лікування. Він отримував електричні імпульси до спинного мозку трохи нижче травми, під час щоденних тренувань, в яких його підвішували в упряжці на біговій доріжці, в той час як дослідники допомагали йому стояти чи ходити. Зрештою, Роб міг стояти самостійно до 4 хвилин. Через сім місяців суду, Роб повернувся до добровільного контролю над своїми ногами.

Усі чоловіки змогли синхронізувати рухи ніг, голеностоп і ніг унісон з візуальною сигналом підйому і падіння хвилі, показаної на екрані комп'ютера, а троє з чотирьох змогли змінити силу, від якої вони згиналися. їхня нога, в залежності від інтенсивності трьох різних слухових сигналів.

«Те, що мозок здатний скористатися кількома зв’язками, які можуть залишитися, а потім обробити цю складну зорову, слухову та перцептивну інформацію, є надзвичайно дивовижним. Це говорить нам про те, що інформація з мозку потрапляє в потрібне місце в спинному мозку, щоб людина могла з досить вражаючою точністю контролювати характер руху ", - сказав В. Реджі Едгертон, доктор наук, відповідальний дослідник для розробки цього підходу до терапії. Доктор Едгертон - видатний професор інтегративної біології, фізіології, нейробіології та нейрохірургії в Каліфорнійському університеті, Лос-Анджелес.

Інші покращення здоров'я

Усі четверо чоловіків змогли самостійно перенести вагу, а також продемонстрували інші поліпшення стану здоров’я, такі як збільшення м’язової маси, менша стомлюваність та більше почуття самопочуття. Наприклад, Роб у Роба почав покращувати артеріальний тиск, регулювати температуру тіла, контроль сечового міхура та сексуальні функції.

Дослідники вивчають, чи можна застосовувати епідуральну стимуляцію для допомоги людям з паралічем рук та розробляють технологію доставки спинальної стимуляції через шкіру, а не хірургічним методом імплантації стимулятора. Крім того, дослідники працюють над просуванням технології електростимуляторів, щоб допомогти досягти більшого контролю за рухом у людей з паралічем.

Коментар
Доктор Наріхіто Нагоші та Майкл Г Фелінгс

Останнім часом велика увага приділяється терапевтичним стратегіям пошкодження спинного мозку (ІСН), включаючи трансплантацію клітин та / або введення лікарських засобів. Клінічні випробування клітин нейронних попередників щодо ІПСШ вже були проведені ¹, як і випробування мезенхімальних стовбурових клітин ¹, а також таких препаратів, як антагоністи натрію / глутамату ² та антибіотик міноциклін ³ . У цьому контексті робота, представлена ​​Анжелі та колегами в поточному випуску « Мозг», представляє нову стратегію лікування SCI ⁴ . У їх дослідження було зараховано 4 пацієнта з повною руховою ІСС. З часу ІСС у всіх пацієнтів минуло більше 2 років, а рівень травми коливався від C7 до T5. Блоки стимуляції епідурального спинного мозку були імплантовані хірургічним шляхом на рівні T11 / 12. Дивно, але всі 4 пацієнти з хронічним повним паралічем відновили добровільне переміщення ніг через епідуральну стимуляцію незабаром після імплантації апарату. Більше того, пацієнти могли активувати руховий рух ногами відповідно до зорової та слухової підказки. Повторні стояння та добровільні тренування з використанням епідуральної стимуляції сприяли вищому формуванню сили та точності руху м’язів ніг.

Яскравим моментом цього дослідження є те, що терапевтична стратегія ІПСШ зосереджена не на самому місці ураження, а нижче рівня місця ураження спинного мозку. У клітинній трансплантаційній терапії основна увага приділяється заміні пошкоджених нейронних клітин та сприянню регенерації та ремієлінізації аксона у та поперек місця ураження. Однак результати цієї роботи демонструють нову стратегію активації пощадженої схеми спинного мозку нижче рівня пошкодження епідуральною стимуляцією, без прямого лікування ділянки ураження. У поперековому відділі спинного мозку, як відомо, існують центральні генератори малюнка (CPG), які керують опорно-руховою поведінкою задніх кінцівок ⁵, і епідуральна стимуляція в цій роботі може сприяти реактивації нервової ланцюга CPG. На відміну від цього, механізм, завдяки якому зорові та слухові входи спускаються до спінальної схеми через сильно порушені аксони в місці ураження, залишається невловимим. Однак Кордін та його колеги продемонстрували, що за відсутності будь-яких надспинальних механізмів залежні від використання механізми можуть сприяти відновленню повного вагового руху бігової доріжки в моделі гризунів SCI ⁶ . Тому стимуляція нервової схеми CPG в поперековому відділі спинного мозку може бути новою терапевтичною мішенню для ІПСШ.

Основним обмеженням цієї роботи є мала кількість зарахованих пацієнтів. Незважаючи на те, що пацієнти є відносно молодими (середній показник 26, 9 років), поширеність ІПСШ має тенденцію до збільшення у геріатричних пацієнтів ⁷, і результати в цій групі пацієнтів повинні бути вивчені. Необхідні майбутні дослідження для дослідження функціональних ефектів епідуральної стимуляції та тренувань у більш великих клінічних випробуваннях.

Переглянути джерела

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

Національні інститути охорони здоров'я. Спинальна стимуляція допомагає чотирьом пацієнтам з параплегією відновити добровільний рух. http://www.nih.gov/news/health/apr2014/nibib-08.htm. Доступ 8 квітня 2014 року.

Університет Луїсвілля. Четверо параплегічних чоловіків добровільно рухають ногами - це небачений прорив для спільноти паралічів. http://louisville.edu/medicine/news/four-paraplegic-men-voluntarily-move-their-legs-an-unprecedented-breakthrough-for-paralysis-community. Доступ 8 квітня 2014 року.

Коментовані посилання
1. Tetzlaff W, et al. Систематичний огляд клітинних методів трансплантації травм спинного мозку. J Нейротравма . 28: 1611-1682, doi: 10.1089 / neu.2009.1177 (2011).

2. Фелінгс М.Г. та ін. Рилузол для лікування гострої травматичної травми спинного мозку: обгрунтування та розробка клінічного випробування фази I НАКТН. J Нейрохірургічний відділ хребта . 17: 151-156, дої: 10.3171 / 2012.4.AOSPINE1259 (2012).

3. Casha S, та ін. Результати II фази плацебо-контрольованого рандомізованого дослідження міноцикліну при гострій травмі спинного мозку. Мозок . 135: 1224-1236, doi: 10.1093 / brain / aws072aws072 [pii] (2012).

4. Angeli CA, Edgerton VR, Gerasimenko YP, Harkema SJ. Зміна збудливості спинного мозку дає можливість добровільних рухів після хронічного повного паралічу у людини. Мозок . doi: awu038 [pii] 10.1093 / brain / awu038 (2014).

5. Кійн О. Локомоторні ланцюги в спинному мозку ссавців. Annu Rev Neurosci . 29: 279-306, doi: 10.1146 / annurev.neuro.29.051605.112910 (2006).

6. Courtine G та ін. Перетворення нефункціональних спинальних схем у функціональні стани після втрати введення мозку. Nat Neurosci . 12: 1333-1342, doi: 10.1038 / nn.2401nn.2401 [pii] (2009).

7. Мартін Н.Д. та ін. Точка перегину смертності для віку та гострого ураження шийного відділу спинного мозку. J Травма . 71: 380-385; обговорення 385-386, doi: 10.1097 / TA.0b013e318228221f00005373-201108000-00016 [pii] (2011).