Poranění míchy: Může stimulace mozku a nervů obnovit pohyb?

souhrn: Terapie nervovou stimulací ukázala slibné výsledky při léčbě poranění míchy na zvířecích modelech. Vědci doufají, že léčba může být použita u lidí s SCI, aby pomohla obnovit pohyb končetin.

Zdroj: Kolumbijská univerzita

V roce 1999, když byl Jason Karmel, MD, druhák na lékařské fakultě Kolumbijské univerzity, jeho dvojče utrpělo poranění míchy, které ho ochromilo od hrudníku dolů a omezilo použití jeho rukou.

Život Jasona Karmela se toho dne také změnil. Zranění jeho bratra nakonec dovedlo Carmela k tomu, aby se stal neurologem a neurovědcem, s cílem vyvinout nové terapie k obnovení pohybu pro ochrnuté lidi.

Nyní se terapie nervové stimulace vyvinutá společností Carmel v Kolumbii ukazuje jako slibná ve studiích na zvířatech a může nakonec umožnit lidem s poraněním míchy znovu získat funkci v pažích.

„Stimulační technika se zaměřuje na spojení nervového systému, která přežijí zranění, což mu umožňuje převzít některé ztracené funkce,“ říká Karmel, MD, neurolog z Kolumbijské univerzity a New York-Presbyterian.

V posledních letech některé pozoruhodné studie o elektrické stimulaci míchy umožnily malému počtu neúplně ochrnutých lidí začít znovu vstávat a dělat kroky.

Karmelův přístup se liší tím, že se zaměřuje na paži a ruku a protože kombinuje stimulaci mozku a míchy s elektrickou stimulací mozku následovanou stimulací míchy.

„Když se dva signály sblíží na úrovni míchy, v rozmezí asi 10 milisekund od sebe, dosáhneme silnějšího účinku,“ říká a zdá se, že tato kombinace umožňuje zbývajícím spojením v míše převzít kontrolu. „

Ve své nejnovější studii Carmel testoval svou techniku ​​– nazývanou asociativní plasticita míchy (SCAP) – na myších se středně těžkým poraněním míchy. Deset dnů po infekci byly myši randomizovány tak, aby dostávaly 30 minut SCAP po dobu 10 dnů nebo simulovanou stimulaci. Na konci období studie byly krysy, které dostaly SCAP zaměřené na jejich paže, významně lepší v manipulaci s jídlem ve srovnání s krysami v kontrolní skupině a měly téměř normální reflexy.

„Zlepšení funkce i fyziologie pokračovalo po celou dobu měření, až 50 dní,“ říká Karmel.

Výsledky byly nedávno zveřejněny v časopise mozekPředpokládá se, že SCAP způsobuje trvalou změnu synapsí (spojení mezi neurony) nebo samotných neuronů. „Dvojité podněty v podstatě napodobují přirozenou senzoricko-motorickou integraci, která se musí spojit, aby bylo možné provést zručný pohyb,“ říká Karmel.

Od myší k lidem

Pokud stejná technika funguje u lidí s poraněním míchy, pacienti by mohli znovu získat něco jiného, ​​co zraněním ztratili: nezávislost. Mnoho studií stimulace míchy se zaměřuje na chůzi, ale „když se zeptáte lidí s poraněním krční míchy, což je většina, jaký pohyb by rádi získali, řekli by funkce rukou a paží,“ říká Karmel.

„Funkce rukou a paží umožňuje lidem být nezávislejší, jako je přesun z postele na invalidní vozík nebo oblékání a krmení.“

Karmel nyní testuje SCAP na pacientech s poraněním míchy v Kolumbii, Cornell a VA Bronx Health Care System v klinické studii sponzorované Národním institutem neurologických poruch a mrtvice.

Stimulace bude provedena buď při klinicky indikované operaci, nebo neinvazivně, pomocí magnetické stimulace mozku a stimulace kůže v přední a zadní části krku. Obě metody se běžně provádějí v klinických podmínkách a jsou známé jako bezpečné.

V experimentu vědci doufají, že se dozví více o tom, jak SCAP funguje a jak načasování a síla signálů ovlivňují motorické reakce v prstech a rukou. To by položilo základy pro budoucí pokusy otestovat schopnost techniky smysluplně zlepšit funkci rukou a paží.

Při pohledu dále se vědci domnívají, že tento přístup by mohl být použit ke zlepšení pohybu a pocitu u pacientů s paralýzou dolní části těla.

Mezitím je dvojče Jasona Carmela v práci, je vdané a vychovává vlastní dvojče. „Jeho život je kompletní, ale doufám, že jemu a dalším s podobnými zraněními dokážeme obnovit více funkcí,“ říká Karmel.

O tomto výzkumu zpráv o poranění míchy

autor: tisková kancelář
Zdroj: Kolumbijská univerzita
Kontakt: Tisková kancelář – Columbia University
obrázek: Obrázek je ve veřejné doméně

Původní vyhledávání: Uzavřený přístup.
„Asociativní plasticita míchy zlepšuje senzorickou funkci předních končetin po poranění děložního čípkuNapsal Ajay Pal a kol. mozek

---

souhrn

Asociativní plasticita míchy zlepšuje senzorickou funkci předních končetin po poranění děložního čípku

Asociativní plasticita nastává, když se dva stimuly sbíhají na společném neuronálním cíli. Předchozí snahy o zvýšení asociativní plasticity se zaměřovaly na mozkovou kůru s modulačními a středními účinky. Kromě toho jsou cílové obvody spíše odvozeny, než přímo testovány. Naproti tomu jsme se snažili zaměřit na silnou konvergenci mezi motorickými a senzorickými systémy v míše.

Vyvinuli jsme asociativní plasticitu míchy, přesně načasované spojení motorického kortexu a stimulaci dorzální míchy, abychom tuto interakci zaměřili. Testovali jsme hypotézu, že správně načasovaná párová stimulace posílí senzomotorické spojení v míše a zlepší zotavení po poranění míchy. Fyziologické účinky duální stimulace, dráhy, které ji zprostředkovávají, a její funkci jsme testovali v preklinickém experimentu.

Podprahová stimulace míchy, která robustně zvýšila motorickou kůru, vyvolala svalové potenciály v době jejich spojení, ale pouze tehdy, když synchronně dosáhly míchy. Tento párový stimulační účinek je závislý jak na kortikálním motoru, tak na proprioceptivní míše; Selektivní inaktivace kterékoli z těchto drah zcela zrušila efekt párové stimulace. Asociativní plasticita míchy, opakované párování těchto drah po dobu 5 nebo 30 minut u bdělých potkanů ​​zvyšovalo dráždivost páteře ještě hodiny po ukončení párování.

Abychom mohli aplikovat asociativní plasticitu míchy jako léčbu, optimalizovali jsme parametry, abychom zvýšili robustní a dlouhotrvající účinky. Tento účinek byl stejně silný u krys s poraněním krční míchy jako u nezraněných krys, což dokazuje, že spojení zachráněná po středně těžkém poranění míchy byla dostatečná k podpoře plasticity. V zaslepeném experimentu myši utrpěly středně těžké poranění míchy C4. Deset dnů po poranění jim bylo náhodně přiděleno 30 minut asociativní plasticity míchy každý den po dobu 10 dnů nebo stimulace placebem.

Potkani s asociativní plasticitou míchy měli 50 dní po poranění míchy významně zlepšenou funkci v primárním výsledném měření, testu obratnosti při manipulaci s jídlem. Kromě toho krysy s asociativní plasticitou míchy měly konzistentně silnější reakce na kortikální a spinální stimulaci než krysy se simulovanou stimulací, což ukazuje na ložisko plasticity v páteři.

Po asociativní plasticitě míchy měly krysy téměř normalizovanou modulaci H-reflexu. Skupiny neměly žádný rozdíl v krysí škále grimas, což je míra bolesti.

Došli jsme k závěru, že asociativní plasticita míchy posiluje senzorická spojení v míše, což vede k částečné obnově reflexní modulace a funkce předních končetin po středně těžkém poranění míchy. Vzhledem k tomu, že stimulace motorické kůry i míchy se u lidí běžně provádějí, lze tento přístup vyzkoušet u lidí s poraněním míchy nebo jinými poruchami, které poškozují senzomotorické spoje a zhoršují obratnost.