Studie zeigt Rückenmark-stimulation-Therapie kann haben potential, die Prognose von Menschen mit Lähmungen

Vier Menschen mit Querschnittslähmung in der Lage sind, freiwillig zu bewegen, die zuvor gelähmten Muskeln als ein Ergebnis der neuartigen Therapie beinhaltet, dass die elektrische stimulation des Rückenmarks, laut einer Studie, finanziert im Teil durch die Nationalen Institute der Gesundheit und die Christopher & Dana Reeve Foundation. Die Teilnehmer, von denen jeder hatte gelähmt seit mehr als zwei Jahren, konnten freiwillig flex Ihre Zehen, Knöchel und Knie, während der stimulator aktiv war, und die Bewegungen wurden erweitert, im Laufe der Zeit, wenn Sie in Verbindung mit körperlicher rehabilitation. Forscher an der Studie sagen, die Therapie hat das potential, die Prognose von Menschen mit Lähmungen sogar Jahre nach der Verletzung. „Wenn wir erst einmal gelernt, dass ein patient hatte wieder freiwillige Kontrolle als Folge von Rückenmark-stimulation, waren wir vorsichtig optimistisch“, sagte Roderic Pettigrew, Ph. D., M. D., Direktor des National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) an den NIH, die Unterstützung für die Studie. „Nun, Rückenmark-stimulation erfolgreich war bei 4 von 4 Patienten, gibt es Hinweise darauf, dass eine große Kohorte von Patienten, die zuvor mit wenig realistische Hoffnung auf eine sinnvolle Erholung von Verletzungen des Rückenmarks, die möglicherweise profitieren von diesem Eingriff.“

Eines der am meisten beeindruckenden und unerwarteten Ergebnisse der Studie ist, dass zwei der Patienten profitierten von der Rückenmark-stimulation hatten eine komplette Motorische und sensorische Lähmung. Bei diesen Patienten ist der Weg, der sendet Informationen über die sensation aus den Beinen zum Gehirn gestört ist, zusätzlich zu den Pfad, der sendet Informationen aus dem Gehirn an die Beine, um die Kontrolle der Bewegung. Die Forscher waren überrascht von den Ergebnissen; Sie waren davon ausgegangen, dass zumindest einige der sensorischen Weg musste intakt sein für die Therapie, um wirksam zu sein.

Die Studie ist die Fortsetzung einer bahnbrechenden pilot-Studie im Jahr 2009 initiiert, um festzustellen, ob spinalen stimulation, in Verbindung mit täglichem training auf einem Laufband, könnte helfen, Patienten mit Lähmungen wieder einige Fähigkeit, sich zu bewegen. In dieser Studie, Rob Summers, ein junger Mann gelähmt, die unterhalb seiner Brust, hatte ein 16-Elektroden-array implantiert auf sein Rückenmark. Er unterzog sich dann das tägliche training, in dem er aufgehoben war in einem Trapez über einem Laufband, während ein team von Forschern unterstützt, seine Beine, ihm zu helfen, entweder stehen oder gehen. Zur gleichen Zeit, das array gelieferte elektrische Impulse an sein Rückenmark nur unter seiner Verletzung.

Nach Angaben der Forscher das Ziel der stimulation wurde zur Erhöhung der Sensitivität der lokalen schaltkreise im Rückenmark, die Durchführung von grundlegenden motorischen Funktionen, ohne input vom Gehirn—wie der Kniereflex, der Auftritt, nachdem man auf eine Wende, oder auch komplexere gemusterten Bewegungen wie ein Schritt. Zwar nicht stark genug, um direkt induzieren Muskel Aktivierung von selbst, die Forscher glaubten, dass die stimulation führen könnte Bewegung in Kombination mit sensorischen input von stepping auf einem Laufband.

Mit seiner stimulator aktiv, Summers war in der Lage, allmählich trägt sein eigenes Gewicht und konnte schließlich stand ohne die Hilfe von Physiotherapeuten für bis zu vier Minuten. Überraschend, sieben Monate in die Studie, im Sommer auch entdeckt hatte, dass er wieder einige freiwillige Kontrolle über seine Beine. Die Forscher waren erstaunt über dieses letztere Ergebnis, als internationale Bewegung erfordert Informationen zu Reise vom Gehirn bis in den unteren Rückenmark, einen Weg, der hatte die Leistung nicht durch seine Verletzung. Andere Beeinträchtigungen von Summers‘ Verletzung hat auch begonnen, die im Laufe der Zeit verbessern, in der Abwesenheit der stimulation, wie Blutdruck-Kontrolle, Körper-Temperatur-Regulierung, die Kontrolle über die Blase, und sexuelle Funktion.

Nun, in diesem follow-up-Studie, Claudia Angeli, Ph. D., assistant professor an der University of Louisville im Kentucky Spinal Cord Injury Research Center und Ihre Forscherkollegen berichten, dass drei weitere Patienten mit Lähmungen erholt haben freiwillige Muskelkontrolle folgende elektrische stimulation der Wirbelsäule. Der Bericht umfasst auch die Ergebnisse von neuen tests, die auf Sommer, wurde am 8. April online-Ausgabe von Gehirn.

Die drei Patienten in der neuen Studie sind zwei mit komplette Motorische und sensorische Lähmung, und, ähnlich wie Sommer, mit komplette motor Lähmung, aber eine gewisse Fähigkeit zur Erfahrung Gefühl unterhalb seiner Verletzung. Innerhalb von wenigen Tagen nach Beginn der stimulation, die alle drei Patienten wieder einige freiwillige Kontrolle der zuvor gelähmten Muskeln.

Die erste person, mit der Sie implantiert, nachdem Sommer war unfähig sich zu bewegen oder erleben Sie jedes Gefühl unterhalb seiner Verletzung und war ursprünglich gedacht baseline-Patienten. „Was war erstaunlich an ihm war, dass es wurde nicht nur die willkürliche Bewegung, aber wir sahen es in der ersten Woche der stimulation. Dann sahen wir es in den nächsten zwei Patienten als gut,“ sagte Susan Harkema, Ph. D., der Direktor der Reha-Forschung an der Kentucky Spinal Cord Injury Research Center an der Universität von Louisville, und ein Forscher in der Studie.

Die Forscher zeigen auf die Geschwindigkeit, mit der jedes Thema wiederhergestellt Freiwilligen Bewegung als Beweis, dass es ruhende verbindungen bestehen bei Patienten mit komplette motor Lähmung. „Eher, als dass es eine vollständige Trennung des oberen und des unteren Regionen relativ zu den Verletzungen, ist es möglich, dass es einige Kontakte, aber diese verbindungen sind nicht funktionsfähig“, sagte V. Reggie Edgerton, Ph. D., UCLA distinguished professor der integrativen Biologie und der Physiologie, und der Forscher verantwortlich für die Entwicklung des neuartigen Ansatz zur rehabilitation. „Die Rückenmark-stimulation könnte wiedererwachen diese verbindungen.“

Ein wichtiger Aspekt der neuen Studie umfasste die Beurteilung der Fähigkeit des Patienten zu modulieren seine Bewegungen in Reaktion auf auditive und visuelle Hinweise. „Wir hoffen, zu bestimmen, wenn Sie sich freiwillig bewegen, in Anwesenheit der stimulation, und auch, wie kontrolliert Sie könnten über Ihre Bewegungen“, sagte Angeli.

Alle Teilnehmer, einschließlich Sommer, waren in der Lage, zu synchronisieren, Unterschenkel, Sprunggelenk und Zehen-Bewegungen im Einklang mit dem Aufstieg und fall einer Welle, die auf einem Computerbildschirm angezeigt werden, und drei der vier waren in der Lage zu ändern die Kraft, an dem Sie spannte Ihre Bein, je nach Intensität der drei verschiedenen auditorischen cues.

„Die Tatsache, dass das Gehirn fähig ist, den Vorteil der wenigen verbindungen, die möglicherweise verbleibenden, und dann diese komplizierte visuelle, auditive und perzeptive Informationen, ist ziemlich erstaunlich. Es sagt uns, dass die Informationen aus dem Gehirn an die richtige Stelle bekommen im Rückenmark, so dass die person kontrollieren kann, mit ziemlich beeindruckender Genauigkeit, die Art der Bewegung,“ sagte Edgerton.

Die gleichen tests wurden verabreicht, die auch nach mehreren Monaten der spinal-stimulation angewendet, in Verbindung mit Bewegungs-training. Während dieser Zeit, die Patienten ebenfalls durchgeführten “ home-based-training, welches aus einer einstündigen stimulation beim üben absichtliche Bewegungen liegend. Am Ende der Ausbildung, einige Themen waren in der Lage zu führen willkürliche Bewegungen mit größerer Kraft und mit reduzierter stimulation, während andere erfahrene verbesserte Bewegung Genauigkeit. Harkema sagt, es ist unklar, ob die Verbesserung war das Ergebnis der Ausbildung oder aufgrund der kumulativen Effekte der stimulation über die Zeit. Sie planen, testen Sie diese Unterscheidung in Ihrer nächsten Studie.

„Mit dieser Studie, die Forscher zeigen, dass Ihre Erkenntnisse über einen motor komplett patient Wiedererlangung der Bewegung, berichtete vor drei Jahren in „The Lancet“, waren nicht eine Anomalie“, sagte Susan Howley, executive vice president für Forschung an der Christopher & Dana Reeve Foundation, Short Hills, N. J., bietet die Patientenberatung und die Finanzierung der spinal cord injury research. „Die Implikationen dieser Studie für den gesamten Bereich sind ziemlich tief, und wir können uns nun vorstellen, ein Tag, an dem die epidurale stimulation könnte ein Teil der einen cocktail von Therapien zur Behandlung von Lähmungen.“

Mit Unterstützung von NIBIB, Edgerton, zusammen mit Kollegen Joel Burdick und Y. C. Tai, Professoren des Maschinenbaus und der Elektrotechnik und bioengineering am Caltech, arbeitet auch an der Entwicklung eines neuen high-density -, 27-Elektroden-array in Ratten, um zu bestimmen, wenn es eine bessere, stabilere Kontrolle der Fortbewegung.

„Die Technologie, die wir in diesen vier Individuen wurde ursprünglich entwickelt für die Unterdrückung von Schmerzen im Rücken, und unsere Tier-Experimente haben uns gesagt, dass wir tun können, viel besser“, sagte Edgerton. „Für eine bestimmte Art der Bewegung, wir wollen in der Lage sein, auszuwählen, genau, wo und wie stimulieren des Rückenmarks. Wir haben einfach nicht haben, dass Flexibilität in der aktuellen Technologie.“

Edgerton ist auch die Zusammenarbeit mit verschiedenen Mitarbeitern auf NIBIB-finanzierte Projekte, um zu erforschen, ob die epidurale stimulation kann verwendet werden, um Patienten mit Lähmungen der oberen Extremitäten. Sie sind auch eine Technologie zu entwickeln, die Sie liefern kann spinal stimulation durch die Haut (transkutan), das umgehen würde, die die Notwendigkeit einer chirurgischen implantation. Obwohl es viel Arbeit zu tun, Harkema glaubt, dass die Ergebnisse dieser neuesten Studie bereits jetzt genügend Beweise, um die Herausforderung derzeit überzeugungen über die Prognose von Patienten mit schweren Rückenmarksverletzungen.

„Gerade jetzt, die klinische Perspektive für Menschen mit komplette motor Lähmung ist, dass es gibt nichts, was wir tun können“, sagt Harkema „ich denke, wir müssen überdenken. In unserer Studie haben wir gezeigt, Potenzial jenseits jeder Erwartung. Wir müssen relook, was das wahrgenommene Potenzial für diese Gruppe von Individuen.“

„Dies ist ein Weckruf für die, wie wir sehen, motor complete spinal cord injury“, sagte Edgerton. „Wir müssen nicht unbedingt angewiesen auf ein nachwachsen der Nerven, um wieder Funktion. Die Tatsache, dass wir beobachtet haben, dies in allen vier Patienten lassen vermuten, dass dies ist tatsächlich ein häufiges Phänomen bei Patienten mit kompletter Lähmung.“

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