Převratná metoda: Elektrická stimulace pomáhá ochrnutým lidem znovu chodit

10/11/2022 Tomáš Pokorný 4 min read 174 Zobrazení elektrická simulace, léčba, ochnutí, vědecký pokrok

Medicína Nové Všechny články Zajímavosti

Podrobná mapa genové aktivity by mohla připravit cestu pro přesnější léčbu pro mnohem více lidí s poraněním míchy. Neurovědci identifikovali nervové buňky odpovědné za to, že pomáhají ochrnutým lidem znovu chodit a otevřeli tak možnost cílených terapií, které by mohly být přínosem pro širší spektrum lidí s poraněním míchy, napsal server Nature.

Těžká poranění míchy mohou narušit spojení mezi mozkem a sítěmi nervových buněk v dolní části páteře, které řídí chůzi. V roce 2018 neurolog Grégoire Courtine ze Švýcarského federálního technologického institutu v Lausanne a jeho kolegové ukázali, že dodávání elektrických impulzů do těchto nervů dolní části páteře – technika známá jako epidurální elektrická stimulace (EES), by mohla v kombinaci s intenzivním tréninkem dosáhnout toho, že by lidé s tímto druhem poranění míchy mohli opět chodit . Všichni tři účastníci studie přešli od těžké nebo úplné motorické paralýzy a minimálního citu v nohou k tomu, že byli schopni dělat kroky sami nebo s chodítkem či berlemi. Dva další týmy vykazovaly podobné výsledky v jednom roce.

Courtinin tým nyní práci rozšířil a ukázal, že systém funguje u lidí, kteří ztratili veškerý cit v nohách. Skupina v časopise Nature uvádí, že devět účastníků stejného pokusu, z nichž tři měli úplnou paralýzu a žádné cit v nohách – znovu získali schopnost chodit po tréninku spojeném s EES dodávaným zařízeními implantovanými do jejich páteře. Po pěti měsících pokusu mohli všichni účastníci nést vlastní váhu a dělat kroky s použitím chodítka pro stabilitu.

*Poranění míchy lze částečně vyléčit remodelací určitých neuronů.*

Čtyři pacienti již k chůzi nepotřebují zapínat EES. Toto trvalé zotavení naznačuje, že stimulace spouští remodelaci míšních neuronů, aby se lokomoční síť vrátila do provozu.

„Množství naděje, kterou dává lidem s poraněním míchy, je neuvěřitelné,“ říká Marc Ruitenberg, neurolog z University v Queenslandu v Brisbane v Austrálii, který studuje poranění míchy.

Tlumená činnost

Courtinin tým také objevil neurony zodpovědné za zlepšení rehabilitace. Protiintuitivně, když byl EES u lidí zapnutý, aktivita nervových buněk v místě stimulace poklesla. Tým použil toto vodítko k důkladnějšímu prozkoumání procesu. Nejprve výzkumníci napodobili každý aspekt léčby u myší – od zranění a elektrické stimulace až po trénink s účelovou robotickou podporou pro stabilitu. Výsledky se podobaly těm u lidí.

Dále vědci měřili genovou aktivitu v tisících jednotlivých neuronů ve vzorcích páteřní tkáně od myší. To vytvořilo nádherně podrobnou mapu typů nervových buněk v dolní části míchy. Poté použili algoritmus strojového učení k hledání myších neuronů, které vykazovaly změny v genové aktivitě v nastavených fázích rehabilitace s pomocí EES, které byly paralelní se změnami pozorovanými ve schopnosti chůze lidských účastníků.

Algoritmus identifikoval subpopulaci excitačních interneuronů – nervových buněk, které spojují motorické a senzorické neurony – které se zdály být vhodné. Když Courtinin tým umlčel tyto buňky u zraněných myší, zjistili, že EES již zraněným zvířatům neumožňuje chodit.

Celkový pokles nervové aktivity v místě během rehabilitace odráží proces učení, říká Courtine. „Když se nad tím zamyslíte, nemělo by to být překvapení,“ říká, „protože v mozku, když se učíte úkol, je to přesně to, co vidíte – aktivovaných je stále méně neuronů“, jak se zdokonalujete.

Další kroky

Technologie, která by shromažďovala tento druh přímých důkazů u lidí, neexistuje. Eiman Azim, neurolog ze Salk Institute for Biological Studies v La Jolla v Kalifornii, ale říká, že za tento efekt jsou pravděpodobně zodpovědné stejné neurony, protože architektura páteře je u obratlovců, včetně lidí a myší, velmi podobná.

Nakonec, říká Azim, by podrobné pochopení páteřních obvodů mohlo umožnit neurovědcům manipulovat s aktivitou specifických neuronů přímo s jinými způsoby léčby, jako je genová terapie. Terapie kmenovými buňkami by jednoho dne mohly nahradit klíčové populace neuronů poškozených při poranění míchy, říká Ruitenberg.

Courtine a jeho kolegové také použili EES k obnovení pohybu paží a držení rukou u opic. A skupina z Washingtonské univerzity v Seattlu udělala totéž u šesti lidí s poraněním míchy pomocí neinvazivních kožních náplastí s elektrodou, umístěných na krku.

I když je vidět znovu chodit lidi s poraněním míchy, jak říká Ruitenberg, chůze často není pro lidi prioritou. Ztráta kontroly močového měchýře, kontroly střev a sexuální funkce může mít větší dopad na kvalitu života. „Bylo by opravdu zajímavé zjistit, zda lze tyto druhy funkcí touto technologií také zlepšit,“ říká.

Courtine říká, že identifikace nervů odpovědných za tyto funkce je nyní na jeho seznamu dalších kroků, když má k dispozici podrobnou molekulární mapu, se kterou může pracovat. Založil také začínající společnost – ONWARD se sídlem v Nizozemsku – za účelem komercializace této technologie. Společnost zahájí nábor 70–80 účastníků ve Spojených státech pro nový pokus v roce 2024.