Studija je pokazala oporavak od paralize pomoću nove metode neurotehnologije
Kralješci u našem tijelu su kosti koje čine kralježnicu. Naša kralježnica sadrži nekoliko živaca koji se protežu od mozga do donjeg dijela leđa. Naše leđna moždina je skupina živaca i srodnog tkiva od kojih se sastoji ovaj kralježak kralježnice i koji mu pruža zaštitu. Leđna moždina odgovorna je za prijenos poruka (signala) iz mozga u različite dijelove našeg tijela i obrnuto. Zbog ovog prijenosa možemo osjetiti bol ili pomicati ruke i noge. Ozljeda leđne moždine je izuzetno teška tjelesna trauma kod koje dolazi do oštećenja leđne moždine. Kada leđna moždina pretrpi ozljedu, neki od impulsa iz našeg mozga "ne uspijevaju" se dostaviti različitim dijelovima tijela. To rezultira potpunim gubitkom osjeta, snage i pokretljivosti bilo gdje ispod mjesta ozljede. A ako se ozljeda dogodi blizu vrata, to rezultira paraliza po velikom dijelu tijela. Ozljeda leđne moždine vrlo je traumatična i ima značajan utjecaj na svakodnevni život oboljelog izazivajući trajne fizičke, mentalne i emocionalne posljedice.
Nova studija koja obećava
Trenutačno ne postoji lijek za popravak štete uzrokovane ozljedom kralježnice jer je nepovratna. Neki oblici liječenja i rehabilitacije pomažu pacijentima da vode plodan i neovisan život. U tijeku su mnoga istraživanja s nadom da će jednog dana biti moguće potpuno liječiti ozljede leđne moždine. U revolucionarnoj studiji tim znanstvenika s Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne i Lausanne University Hospital u Švicarskoj osmislio je novu terapiju za pospješivanje oporavka od ozljede leđne moždine. Ova studija pod nazivom STIMO (STImulation Movement Overground) objavljena je u Priroda1 i Nature Neuroscience2. Znanstvenici navode da se njihova otkrića temelje na razumijevanju koje su stekli analizirajući životinjske modele kroz godine istraživanja.
Znanstvenici su željeli oponašati ponašanje mozga i leđne moždine u stvarnom vremenu. Sudionici u ovoj studiji bili su tri paraplegičara koji su pretrpjeli ozljede vratne kralježnične moždine i bili paralizirani dugi niz godina (najmanje četiri). Svi su bili podvrgnuti različitim rehabilitacijama i iako su postojale neuralne veze na mjestu ozljede, nisu se mogli kretati. Nakon što su prošli novi rehabilitacijski protokol opisan u trenutnoj studiji, mogli su hodati u roku od samo tjedan dana uz pomoć štaka ili hodalica, što pokazuje da su povratili voljnu kontrolu nad mišićima nogu koji su bili paralizirani nakon što su pretrpjeli ozljedu.
Istraživanja su to postigla 'ciljanom električnom stimulacijom živčanih stanica' u leđnoj moždini zajedno s terapijom potpomognutom težinom. Električna stimulacija leđne moždine učinjena je s vrlo visokom razinom preciznosti i to je ovu studiju učinilo jedinstvenom. Stimulacija je bila poput kratkih električnih trzaja koji bi pojačali signale i pomogli mozgu i nogama paraliziranih sudionika da bolje komuniciraju. U tu svrhu, implantati – niz elektroda (16 elektroda na generatoru pulsa) – postavljeni su na leđnu moždinu omogućujući istraživačima da ciljaju različite pojedinačne mišiće u nogama sudionika. Ovaj implantat, stroj veličine kutije šibica, izvorno je dizajniran za liječenje bolova u mišićima. Bilo je tehnološki izazovno moći kirurški ugraditi ovaj uređaj u određene regije leđne moždine. Različite konfiguracije ovih elektroda u implantatima aktivirale su ciljane regije leđne moždine i oponašale signale/poruke koje je trebalo dostaviti mozgu da bi mogli hodati. Uz električnu stimulaciju, pacijenti su također morali sami 'razmišljati' o pomicanju nogu kako bi probudili sve uspavane neuronske veze.
Trening
Za sudionike je bilo važno imati točno vrijeme i mjesto električne stimulacije kako bi proizveli određeni pokret. Ciljane impulse električne energije isporučivao je bežični kontrolni sustav. Za sudionike je bilo izazovno prilagoditi se i uskladiti koordinaciju između 'namjere' vlastitog mozga da hoda i vanjske električne stimulacije. Eksperiment je doveo do bolje neurološke funkcije i omogućio sudionicima da prirodno vježbaju nadzemne sposobnosti hodanja u laboratoriju dulje vrijeme. Nakon tjedan dana sva su tri sudionika bila u mogućnosti hodati bez ruku uz pomoć ciljane električne stimulacije i nekog sustava za potporu tjelesne težine više od jednog kilometra. Nisu osjetili zamor mišića nogu i njihova je kvaliteta koraka bila dosljedna tako da su mogli udobno sudjelovati u dugotrajnim treninzima.
Nakon pet mjeseci treninga, voljna mišićna kontrola kod svih sudionika značajno se poboljšala. Tako duga i intenzivna sesija treninga pokazala se vrlo dobrom za održavanje plastičnosti korištenjem inherentne sposobnosti našeg živčanog sustava da 'reorganizira' živčana vlakna i rast novih živčanih veza. Dulji trening doveo je do poboljšane i dosljedne motoričke funkcije čak i nakon što su vanjske električne stimulacije isključene.
Prethodne studije koje su koristile empirijske pristupe bile su uspješne u kojima je nekoliko paraplegičara moglo napraviti nekoliko koraka na maloj udaljenosti uz pomoć pomagala za hodanje sve dok je bila omogućena električna stimulacija. Kada su stimulacije isključene, njihovo prethodno stanje se vratilo u kojem pacijenti nisu mogli aktivirati nikakve pokrete nogu, a to je zato što pacijenti nisu bili 'dovoljno trenirani'. Jedinstveni aspekt trenutne studije je da je uočeno da neurološke funkcije traju čak i nakon završetka treninga i isključenja električne stimulacije iako su sudionici puno bolje hodali kada su stimulacije bile uključene. Ovaj tretman treninga mogao je pomoći u ponovnoj izgradnji i jačanju neuronskih veza između mozga i leđne moždine koje su postale nefunkcionalne kao posljedica ozljede. Znanstvenici su bili oduševljeni neočekivanim odgovorom ljudskog živčanog sustava na njihov eksperiment.
Ovo je revolucionarno istraživanje za pacijente koji su pretrpjeli različite vrste kroničnih ozljeda leđne moždine i stvorena je nada da se uz pravi trening mogu oporaviti. Start-up tvrtka pod nazivom GTX Medical, čiji su suosnivači autori ove studije, nastoji dizajnirati i razviti prilagođene neurotehnologija koji se mogu koristiti za pružanje rehabilitacije unutar zdravstvenog sustava. Takva tehnologija također će se testirati puno ranije, tj. odmah nakon ozljede kada je potencijal oporavka puno veći jer neuromuskularni sustav tijela nije doživio potpunu atrofiju povezanu s kroničnom paralizom.
***
{Izvorni istraživački rad možete pročitati klikom na vezu DOI koja se nalazi u nastavku na popisu citiranih izvora}
Izvor (i)
1. Wagner FB et al 2018. Ciljana neurotehnologija vraća hodanje kod ljudi s ozljedom leđne moždine. Priroda. 563(7729). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0649-2
2. Asboth L i sur. 2018. Reorganizacija kortiko-retikulo-spinalnog kruga omogućuje funkcionalni oporavak nakon teške kontuzije leđne moždine. Neuroznanost prirode. 21(4). https://doi.org/10.1038/s41593-018-0093-5
***
