Studie prokázala zotavení z paralýzy pomocí nové metody neurotechnologie
Obratle v našem těle jsou kosti, které tvoří páteř. Naše páteř obsahuje několik nervů, které se táhnou od našeho mozku dolů až do spodní části zad. Náš mícha je skupina nervů a příbuzných tkání, ze kterých se tento obratel páteře skládá a poskytuje jim ochranu. Mícha je zodpovědná za přenos zpráv (signálů) z mozku do různých částí našeho těla a naopak. Díky tomuto přenosu jsme schopni cítit bolest nebo pohybovat rukama a nohama. Poranění míchy je extrémně těžké fyzické trauma, když je způsobeno poškození míchy. Když dojde k poranění míchy, některé impulsy z našeho mozku se „selhají“ dostat do různých částí těla. To má za následek úplnou ztrátu citlivosti, síly a pohyblivosti kdekoli pod místem poranění. A pokud se zranění objeví blízko krku, má to za následek ochrnutí po velké části těla. Poranění míchy je velmi traumatizující a má významný dopad na každodenní život postiženého s trvalými fyzickými, duševními a emocionálními následky.
Nová nadějná studie
V současné době neexistuje žádný lék na nápravu poškození způsobeného poraněním páteře, protože je nevratné. Některé formy léčby a rehabilitace pomáhají pacientům vést plodný a nezávislý život. Probíhá mnoho výzkumů s nadějí, že jednoho dne bude možné kompletně léčit poranění míchy. V průlomové studii tým vědců z Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne a Lausanne University Hospital ve Švýcarsku navrhl novou terapii, která urychlí zotavení z poranění míchy. Tato studie nazvaná STIMO (STImulation Movement Overground) byla publikována v Příroda1 a Nature Neuroscience2. Vědci tvrdí, že jejich zjištění jsou založena na porozumění, které získali při analýze zvířecích modelů během let výzkumu.
Cílem vědců bylo napodobit chování mozku a míchy v reálném čase. Účastníky této studie byli tři paraplegici, kteří utrpěli poranění krční míchy a byli paralyzováni po mnoho let (minimálně čtyři). Všichni prošli různými rehabilitacemi, a přestože v místě zranění existovala nervová spojení, nezískali pohyb. Poté, co podstoupili nový rehabilitační protokol popsaný v současné studii, byli schopni chodit jen za týden s pomocí berlí nebo chodítka, což ukázalo, že obnovili dobrovolnou kontrolu nad svaly nohou, které byly paralyzovány poté, co utrpěly zranění.
Výzkumy toho dosáhly „cílenou elektrickou stimulací nervových buněk“ v lumbální míše spolu s terapií s pomocí váhy. Elektrická stimulace míchy byla provedena s velmi vysokou úrovní přesnosti, a proto byla tato studie jedinečná. Stimulace byla jako krátké elektrické otřesy, které zesílily signály a pomohly mozku a nohám paralyzovaných účastníků lépe komunikovat. Za tímto účelem byly na míchu umístěny implantáty – pole elektrod (16 elektrod na generátoru pulsů), což výzkumníkům umožnilo zaměřit se na různé jednotlivé svaly na nohou účastníků. Tento implantát, stroj velikosti krabičky od sirek, byl původně navržen pro léčbu bolesti svalů. Bylo technologicky náročné být schopen chirurgicky implantovat toto zařízení do konkrétních oblastí míchy. Různé konfigurace těchto elektrod v implantátech aktivovaly cílené oblasti míchy a napodobovaly signály/zprávy, které bylo třeba dodat do mozku, aby mohl chodit. Kromě elektrické stimulace museli pacienti také sami „přemýšlet“ o pohybu nohou, aby probudili všechna spící neuronová spojení.
Trénink
Bylo důležité, aby účastníci měli přesný čas a místo elektrické stimulace, aby vyvolali konkrétní pohyb. Cílené impulsy elektřiny byly dodávány bezdrátovým řídicím systémem. Pro účastníky bylo náročné přizpůsobit se a vyladit koordinaci mezi „záměrem“ jejich vlastního mozku chodit a vnější elektrickou stimulací. Experiment vedl k lepší neurologické funkci a umožnil účastníkům přirozeně trénovat nadzemní schopnosti chůze v laboratoři po delší dobu. Po týdnu byli všichni tři účastníci schopni s pomocí cílené elektrické stimulace a systému podpory tělesné hmotnosti ujít více než jeden kilometr bez použití rukou. Nezaznamenali únavu svalů nohou a jejich kvalita kroku byla konzistentní, takže se mohli pohodlně účastnit dlouhých tréninků.
Po pěti měsících tréninku se dobrovolná svalová kontrola všech účastníků výrazně zlepšila. Tak dlouhý a vysoce intenzivní trénink se ukázal jako velmi dobrý pro udržení plasticity tím, že využívá vlastní schopnost našeho nervového systému „reorganizovat“ nervová vlákna a růst nových nervových spojení. Delší trénink vedl ke zlepšení a konzistentní motorické funkci i po vypnutí vnější elektrické stimulace.
Předchozí studie, které používaly empirické přístupy, byly úspěšné, v nichž jen málo paraplegiků bylo schopno udělat několik kroků na krátkou vzdálenost s pomocí pomůcek pro chůzi, pokud byla poskytnuta elektrická stimulace. Když byly stimulace vypnuty, vrátil se jejich předchozí stav, kdy pacienti nemohli aktivovat žádné pohyby nohou, a to proto, že pacienti nebyli „dostatečně vycvičeni“. Jedinečným aspektem současné studie je, že neurologické funkce přetrvávají i po ukončení tréninku a vypnutí elektrické stimulace, ačkoli účastníci chodili mnohem lépe, když byla stimulace zapnutá. Tato tréninková léčba mohla pomoci obnovit a posílit nervová spojení mezi mozkem a míchou, která se v důsledku zranění stala nefunkční. Vědci byli potěšeni neočekávanou reakcí lidského nervového systému na jejich experiment.
Toto je průlomový výzkum pro pacienty, kteří utrpěli různé typy chronických poranění míchy, a byla vytvořena naděje, že se správným tréninkem se mohou zotavit. Start-up společnost s názvem GTX medical, kterou spoluzaložili autoři této studie, se snaží navrhnout a vyvinout na míru neurotechnologie které lze využít k zajištění rehabilitace v rámci zdravotnického systému. Taková technologie by měla být také testována mnohem dříve, tj. bezprostředně po zranění, kdy je potenciál zotavení mnohem vyšší, protože neuromuskulární systém těla neprodělal úplnou atrofii spojenou s chronickou paralýzou.
***
{Původní výzkumný dokument si můžete přečíst kliknutím na odkaz DOI uvedený níže v seznamu citovaných zdrojů}
Zdroje)
1. Wagner FB et al 2018. Cílená neurotechnologie obnovuje chůzi u lidí s poraněním míchy. Příroda. 563 (7729). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0649-2
2. Asboth L a kol. 2018. Reorganizace kortiko–retikulo–míšního okruhu umožňuje funkční zotavení po těžké kontuzi míchy. Příroda Neuroscience. 21(4). https://doi.org/10.1038/s41593-018-0093-5
***
