Μελέτη είχε δείξει ανάρρωση από παράλυση χρησιμοποιώντας μια νέα μέθοδο νευροτεχνολογίας
Οι σπόνδυλοι στο σώμα μας είναι οστά που αποτελούν τη σπονδυλική στήλη. Η σπονδυλική μας στήλη περιέχει πολλά νεύρα που εκτείνονται από τον εγκέφαλό μας μέχρι το κάτω μέρος της πλάτης. Μας νωτιαίος μυελός είναι μια ομάδα νεύρων και σχετικού ιστού από τον οποίο αποτελείται αυτός ο σπόνδυλος της σπονδυλικής στήλης και παρέχει προστασία. Ο νωτιαίος μυελός είναι υπεύθυνος για τη μετάδοση μηνυμάτων (σημάτων) από τον εγκέφαλο σε διάφορα μέρη του σώματός μας και αντίστροφα. Λόγω αυτής της μετάδοσης μπορούμε να νιώθουμε πόνο ή να κινούμε τα χέρια και τα πόδια μας. Ο τραυματισμός του νωτιαίου μυελού είναι ένα εξαιρετικά σοβαρό σωματικό τραύμα όταν προκαλείται βλάβη στον νωτιαίο μυελό. Όταν ο νωτιαίος μυελός υφίσταται τραυματισμό, μερικές από τις παρορμήσεις από τον εγκέφαλό μας «αποτυγχάνουν» να παραδοθούν σε διαφορετικά μέρη του σώματος. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την πλήρη απώλεια της αίσθησης, της δύναμης και της κινητικότητας οπουδήποτε κάτω από τη θέση του τραυματισμού. Και αν ο τραυματισμός συμβεί κοντά στον αυχένα, αυτό έχει ως αποτέλεσμα παράλυση σε μεγάλο μέρος του σώματος. Ο τραυματισμός του νωτιαίου μυελού είναι πολύ τραυματικός και έχει σημαντικό αντίκτυπο στην καθημερινή ζωή του πάσχοντος επηρεάζοντας μόνιμα σωματικά, ψυχικά και συναισθηματικά αποτελέσματα.
Νέα πολλά υποσχόμενη μελέτη
Επί του παρόντος δεν υπάρχει θεραπεία για την αποκατάσταση της βλάβης που προκαλείται από τραυματισμό της σπονδυλικής στήλης καθώς είναι μη αναστρέψιμη. Ορισμένες μορφές θεραπείας και αποκατάστασης βοηθούν τους ασθενείς να ζήσουν γόνιμη και ανεξάρτητη ζωή. Πολλές έρευνες συνεχίζονται με την ελπίδα ότι κάποια μέρα θα ήταν δυνατό να αντιμετωπιστούν πλήρως οι κακώσεις του νωτιαίου μυελού. Σε μια πρωτοποριακή μελέτη, μια ομάδα επιστημόνων από την Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne και το Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Λωζάνης στην Ελβετία, σχεδίασαν μια νέα θεραπεία για την προώθηση της ανάρρωσης από τραυματισμό του νωτιαίου μυελού. Αυτή η μελέτη που ονομάζεται STIMO (STImulation Movement Overground) έχει δημοσιευθεί στο Φύση1 και Nature Neuroscience2. Οι επιστήμονες δηλώνουν ότι τα ευρήματά τους βασίζονται στην κατανόηση που έχουν αποκτήσει στην ανάλυση ζωικών μοντέλων μέσα από χρόνια έρευνας.
Οι επιστήμονες είχαν ως στόχο να μιμηθούν τη συμπεριφορά του εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού σε πραγματικό χρόνο. Οι συμμετέχοντες σε αυτή τη μελέτη ήταν τρεις παραπληγικοί που είχαν υποστεί κακώσεις του αυχενικού νωτιαίου μυελού και ήταν παράλυτοι εδώ και πολλά χρόνια (τουλάχιστον τέσσερα). Όλοι είχαν υποβληθεί σε διαφορετικές αποκαταστάσεις και παρόλο που υπήρχαν νευρικές συνδέσεις στο σημείο του τραυματισμού, δεν κέρδισαν κίνηση. Αφού υποβλήθηκαν στο νέο πρωτόκολλο αποκατάστασης που περιγράφεται στην τρέχουσα μελέτη, μπόρεσαν να περπατήσουν μόλις μέσα σε μια εβδομάδα με τη βοήθεια πατερίτσες ή περιπατητή, δείχνοντας ότι ανάκτησαν εθελοντικά τον έλεγχο των μυών των ποδιών που είχαν παραλύσει μετά τον τραυματισμό τους.
Οι έρευνες το πέτυχαν αυτό με τη «στοχευμένη ηλεκτρική διέγερση των νευρικών κυττάρων» στον νωτιαίο μυελό της ξυλείας μαζί με τη θεραπεία με υποβοήθηση βάρους. Η ηλεκτρική διέγερση του νωτιαίου μυελού έγινε με πολύ υψηλά επίπεδα ακρίβειας και αυτό έκανε τη μελέτη αυτή μοναδική. Η διέγερση ήταν σαν σύντομα ηλεκτρικά τραντάγματα που θα ενίσχυαν τα σήματα και θα βοηθούσαν τον εγκέφαλο και τα πόδια των παράλυτων συμμετεχόντων να επικοινωνούν καλύτερα. Για το σκοπό αυτό, τοποθετήθηκαν εμφυτεύματα - συστοιχία ηλεκτροδίων (16 ηλεκτρόδια σε μια γεννήτρια παλμών) - στον νωτιαίο μυελό επιτρέποντας στους ερευνητές να στοχεύσουν διαφορετικούς μεμονωμένους μύες στα πόδια του συμμετέχοντος. Αυτό το εμφύτευμα, μια μηχανή μεγέθους σπιρτόκουτου είχε σχεδιαστεί αρχικά για τη διαχείριση του μυϊκού πόνου. Ήταν τεχνολογικά δύσκολο να είναι δυνατή η χειρουργική εμφύτευση αυτής της συσκευής σε συγκεκριμένες περιοχές του νωτιαίου μυελού. Διαφορετικές διαμορφώσεις αυτών των ηλεκτροδίων στα εμφυτεύματα ενεργοποίησαν στοχευμένες περιοχές του νωτιαίου μυελού και μιμήθηκαν σήματα/μηνύματα που έπρεπε να παραδοθούν στον εγκέφαλο για να μπορέσει να περπατήσει. Παράλληλα με την ηλεκτρική διέγερση, οι ασθενείς έπρεπε επίσης να «σκεφτούν» μόνοι τους την κίνηση των ποδιών τους έτσι ώστε να ξυπνήσουν τυχόν αδρανείς συνδέσεις νευρώνων.
Εκπαίδευση
Ήταν σημαντικό για τους συμμετέχοντες να έχουν ακριβή χρόνο και θέση της ηλεκτρικής διέγερσης έτσι ώστε να παράγουν μια συγκεκριμένη κίνηση. Οι στοχευμένοι παλμοί ηλεκτρικής ενέργειας παραδόθηκαν από ένα ασύρματο σύστημα ελέγχου. Ήταν πρόκληση για τους συμμετέχοντες να προσαρμόσουν και να βελτιώσουν τον συντονισμό μεταξύ της «πρόθεσης» του εγκεφάλου τους να περπατήσει και της εξωτερικής ηλεκτρικής διέγερσης. Το πείραμα οδήγησε σε καλύτερη νευρολογική λειτουργία και επέτρεψε στους συμμετέχοντες να εκπαιδεύσουν φυσικά τις ικανότητες βάδισης πάνω από το έδαφος στο εργαστήριο για μεγάλο χρονικό διάστημα. Μετά από μια εβδομάδα, και οι τρεις συμμετέχοντες μπόρεσαν να περπατήσουν hands-free με τη βοήθεια στοχευμένης ηλεκτρικής διέγερσης και κάποιου συστήματος υποστήριξης σωματικού βάρους για πάνω από ένα χιλιόμετρο. Δεν αντιμετώπισαν κόπωση των μυών των ποδιών και η ποιότητα του βηματισμού τους ήταν σταθερή, ώστε να μπορούν άνετα να συμμετέχουν σε μακροχρόνιες προπονήσεις.
Μετά από πέντε μήνες προπόνησης, ο εθελοντικός έλεγχος των μυών όλων των συμμετεχόντων βελτιώθηκε σημαντικά. Μια τόσο μεγάλη και υψηλής έντασης προπόνηση θεωρήθηκε πολύ καλή για τη διατήρηση της πλαστικότητας χρησιμοποιώντας την εγγενή ικανότητα του νευρικού μας συστήματος να «αναδιοργανώνει» τις νευρικές ίνες και την ανάπτυξη νέων νευρικών συνδέσεων. Η μεγαλύτερη προπόνηση οδήγησε σε βελτιωμένη και συνεπή κινητική λειτουργία ακόμα και μετά την απενεργοποίηση των εξωτερικών ηλεκτρικών διεγέρσεων.
Προηγούμενες μελέτες που χρησιμοποιούσαν εμπειρικές προσεγγίσεις ήταν επιτυχείς, στις οποίες λίγοι παραπληγικοί μπορούσαν να κάνουν λίγα βήματα σε μικρή απόσταση με τη βοήθεια βοηθημάτων βάδισης, εφόσον παρείχαν ηλεκτρικές διεγέρσεις. Όταν οι διεγέρσεις απενεργοποιήθηκαν επέστρεψαν στην προηγούμενη κατάσταση όπου οι ασθενείς δεν μπορούσαν να ενεργοποιήσουν καμία κίνηση των ποδιών και αυτό οφείλεται στο ότι οι ασθενείς δεν ήταν «αρκετά εκπαιδευμένοι». Μια μοναδική πτυχή της τρέχουσας μελέτης είναι ότι οι νευρολογικές λειτουργίες φάνηκε να επιμένουν ακόμη και μετά το τέλος της προπόνησης και η ηλεκτρική διέγερση απενεργοποιήθηκε αν και οι συμμετέχοντες περπατούσαν πολύ καλύτερα όταν ήταν ενεργοποιημένες οι διεγέρσεις. Αυτή η προπονητική θεραπεία μπορεί να είχε βοηθήσει στην ανοικοδόμηση και ενίσχυση των νευρικών συνδέσεων μεταξύ του εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού που είχαν καταστεί μη λειτουργικές ως αποτέλεσμα τραυματισμού. Οι επιστήμονες ήταν ενθουσιασμένοι με την απροσδόκητη ανταπόκριση του ανθρώπινου νευρικού συστήματος στο πείραμά τους.
Αυτή είναι μια καινοτόμος έρευνα για ασθενείς που έχουν υποστεί διαφορετικούς τύπους χρόνιων κακώσεων του νωτιαίου μυελού και έχει δημιουργηθεί μια ελπίδα ότι με τη σωστή εκπαίδευση μπορούν να αναρρώσουν. Η νεοσύστατη εταιρεία που ονομάζεται GTX Medical, η οποία ιδρύθηκε από τους συγγραφείς αυτής της μελέτης, θέλει να σχεδιάσει και να αναπτύξει προσαρμοσμένες νευροτεχνολογία που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή αποκατάστασης εντός του συστήματος υγειονομικής περίθαλψης. Μια τέτοια τεχνολογία θα δοκιμαστεί επίσης πολύ νωρίτερα, δηλαδή αμέσως μετά τον τραυματισμό όταν το δυναμικό ανάκαμψης είναι πολύ υψηλότερο, καθώς το νευρομυϊκό σύστημα του σώματος δεν έχει υποστεί πλήρη ατροφία που σχετίζεται με χρόνια παράλυση.
***
{Μπορείτε να διαβάσετε την αρχική ερευνητική εργασία κάνοντας κλικ στον σύνδεσμο DOI που δίνεται παρακάτω στη λίστα των αναφερόμενων πηγών}
Πηγές)
1. Wagner FB et al 2018. Η στοχευμένη νευροτεχνολογία αποκαθιστά το περπάτημα σε ανθρώπους με τραυματισμό του νωτιαίου μυελού. Φύση. 563(7729). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0649-2
2. Asboth L et al. 2018. Η αναδιοργάνωση του φλοιοδικτυο-νωτιαίου κυκλώματος επιτρέπει τη λειτουργική αποκατάσταση μετά από σοβαρή θλάση του νωτιαίου μυελού. Nature Neuroscience. 21(4). https://doi.org/10.1038/s41593-018-0093-5
***
