Kiedy w 2009 roku Fundacja imienia Christophera i Dany Reeve opublikowała wyniki największego w tamtym czasie badania dotyczącego sparaliżowanych osób, po raz pierwszy okazało się, że sytuacja przedstawia się o wiele gorzej, niż sądzono.
Oceniono, że w samych Stanach Zjednoczonych żyje aż 5,5 miliona takich chorych (1,8% całej populacji amerykańskiej). Najczęstszymi przyczynami paraliżu był udar (29%), uszkodzenie rdzenia kręgowego (23%) i stwardnienie rozsiane (17%). W 2014 roku w Stanach Zjednoczonych żyło 276 tysięcy osób z uszkodzeniem rdzenia kręgowego (najczęstszą jego przyczyną są wypadki samochodowe). Niestety, uszkodzenie rdzenia kręgowego może doprowadzić do utraty zdolności chodzenia nawet wtedy, gdy nie doszło do jego przerwania.
Poruszanie się jest możliwe dzięki przekazywaniu informacji (za pomocą impulsów elektrycznych) między neuronami w mózgu a neuronami w rdzeniu kręgowym. Sygnał generowany jest w korze ruchowej mózgu i przesyłany do lędźwiowego odcinka kręgosłupa, gdzie pobudzane są neurony ruchowe unerwiające mięśnie odpowiadające za prostowanie czy zginanie nóg. Przy uszkodzeniu rdzenia kręgowego dochodzi między innymi do utraty zdolności chodzenia, ponieważ przerwane są drogi nerwowe łączące mięśnie nóg z mózgiem. Co jednak ważne, sama kora ruchowa i neurony ruchowe w rdzeniu kręgowym są całkowicie sprawne, nie dochodzi tylko do ich komunikacji.
Takie spostrzeżenie zostało ostatnio wykorzystane przy opracowaniu rozwiązania, które może w przyszłości przywrócić zdolność poruszania się osobom po uszkodzeniach rdzenia kręgowego. Międzynarodowy zespół naukowców (ze szwajcarskiej Politechniki Federalnej w Lozannie, amerykańskiego Uniwersytetu Browna i niemieckiego Instytutu Fraunhofera) przeprowadził bowiem pierwszą na świecie zakończoną sukcesem próbę przywrócenia zdolności poruszania się przejściowo sparaliżowanym rezusom dzięki naprawieniu komunikacji między mózgiem a rdzeniem kręgowym. Wyniki badania opublikowano w listopadowym numerze pisma Nature.
Naukowcy użyli niewielkiej elektrody, która została wszczepiona do kory ruchowej w miejscu odpowiedzialnym za poruszanie nogą rezusa i służyła do zapisywania sygnałów z mózgu. Taka technologia była już używana w innych badaniach klinicznych, między innymi umożliwiła osobom z porażeniem czterokończynowym poruszanie ręką robota za pomocą myśli. Sygnały z elektrody były przesyłane dzięki bezprzewodowemu czujnikowi do komputera, który dokonywał ich analizy i przekazywał je, również bezprzewodowo, do elektrycznego stymulatora wszczepionego w kręgosłupie poniżej uszkodzenia rdzenia kręgowego i pobudzającego neurony ruchowe odpowiedzialne za poruszanie mięśniami nóg. System wykorzystano u dwóch rezusów z uszkodzeniem połowy szerokości rdzenia kręgowego w odcinku piersiowym (zwierzęta z takim uszkodzeniem zwykle odzyskują sprawność po około miesiącu). Włączenie go spowodowało normalne poruszanie się badanych małp już po 6 dniach od dokonania uszkodzenia rdzenia.
Bardzo ważnym i pionierskim etapem całego badania było odpowiednie skalibrowanie systemu u zdrowych rezusów i w bardzo dokładny sposób zarejestrowanie czynności mózgu odpowiedzialnej za zginanie i prostowanie mięśni nóg. Ponieważ oba implanty pracowały z bardzo dużą dokładnością, mogły w odpowiedni sposób i w odpowiedniej kolejności aktywować odpowiednie grupy mięśni. Naukowcy podkreślają, że na sukces badania wpłynęło także użycie nowatorskiego, opracowanego na Uniwersytecie Browna bezprzewodowego czujnika, który nie utrudniał ruchów zwierząt.
Oczywiście zanim takie rozwiązanie zostanie wprowadzone u ludzi, minie jeszcze kilka lat, ale jest to, dosłownie i w przenośni, jak najbardziej krok we właściwym kierunku.
Piśmiennictwo: Capogrosso M, Milekovic T, Borton D, et al. A brain-spine interface alleviating gait deficits after spinal cord injury in primates. Nature 2016 Nov 9;539(7628):284-288. doi: 10.1038/nature20118.
Materiały graficzne: Brown University
