EPFL -Wissenschaftler haben herausgefunden, wie die Glieder eines vollständig gelähmt Ratten in Echtzeit zu steuern , damit es wieder gehen . Ihre Ergebnisse sind in Science Translational Medicine veröffentlicht .
Aufbauend auf früheren Arbeiten in Ratten , ist dieses neue bahnbrechende Teil eines allgemeineren Therapie , die eines Tages in Rehabilitationsprogramme für Menschen mit Rückenmarksverletzungen , die derzeit in einem europäischen Projekt namens NEUWalk entwickelt werden. Klinische Studien könnten schon im nächsten Sommer starten mit der neuen Gang Plattform nun am CHUV ( Universitätsspital Lausanne ) montiert.
Wie es funktioniert
Der menschliche Körper braucht Strom, um Funktion . Die elektrische Leistung des menschlichen Gehirns , zum Beispiel, ungefähr 30 Watt. Wenn die Schaltung des Nervensystems beschädigt ist, wird die Übertragung der elektrischen Signale beeinträchtigt , die oft verheerende neurologische Störungen wie Lähmungen führen .
Die elektrische Stimulation des Nervensystems ist bekannt, zur Linderung dieser neurologischen Störungen auf vielen Ebenen. Tiefenhirnstimulation wird eingesetzt, um Zittern , um die Parkinson -Krankheit zu behandeln , zum Beispiel. Elektrische Signale können manipuliert werden, um Nerven zu stimulieren , um ein Gefühl der Berührung in dem fehlenden Teil des Amputierten wiederherzustellen. Und die elektrische Stimulation des Rückenmarks können Bewegungssteuerung in Verletzung des Rückenmarks wieder herzustellen.
Aber kann elektrische Signale entwickelt werden, um eine Querschnittslähmung zu Fuß natürlich ? Die Antwort ja ist , für Ratten mindestens .
"Wir haben die vollständige Kontrolle über die Rattenhinterbeine", sagt der Neurowissenschaftler Grégoire Courtine EPFL . " Die Ratte hat keine freiwillige Kontrolle über seine Glieder , aber der abgetrennte Rückenmark wieder aktiviert und stimuliert die natürlichen Fuß durchzuführen. Wir können in Echtzeit , wie die Ratte nach vorne bewegt und wie hoch er die Beine hebt zu kontrollieren."
Die Wissenschaftler untersuchten Ratten, deren Rückenmark wurden komplett in der Mitte Rücktrennt, so dass Signale aus dem Gehirn konnten die unteren Rückenmark erreichen. Das ist, wo flexible Elektroden wurden chirurgisch implantiert . Senden elektrischer Strom durch die Elektroden elektrisch stimuliert das Rückenmark.
Sie erkannten, dass es eine direkte Beziehung zwischen dem, wie hoch die Ratte ihre Glieder und die Frequenz der elektrischen Stimulations angehoben . Auf der Grundlage dieser und sorgfältige Überwachung der Gangmuster der Ratte - seinen Gang - die speziell die elektrische Stimulation entwickelt, um Schritt der Ratte in Vorgriff auf anstehende Hindernisse anzupassen , wie Hindernisse oder Treppen Forscher.
"Simple wissenschaftlichen Entdeckungen , wie die Nervensystems Werke lässt sich ausnutzen , um effektiver neuroprothetische Technologien zu entwickeln ", sagt Co-Autor und neuroengineer Silvestro Micera . "Wir glauben , dass diese Technologie eines Tages deutlich die Lebensqualität von Menschen mit neurologischen Erkrankungen konfrontiert zu verbessern. "
Unter diese Idee einen Schritt weiter sind Courtine und Micera gemeinsam mit Kollegen aus der EPFL Center for Neuroprothetik auch die Möglichkeit der Dekodierung Signale direkt aus dem Gehirn zu Beinbewegung und mit diesen Daten zu stimulieren das Rückenmark zu erkunden .
Auf dem Weg zu klinischen Studien mit dem Gang Plattform am CHUV
Die elektrische Stimulation in dieser Studie berichtet, wird bei Patienten mit unvollständigen Verletzungen des Rückenmarks in einer klinischen Studie , die schon im nächsten Sommer beginnen kann , mit einer neuen Gang Plattform , die innovative Überwachungs- und Reha-Technik vereint getestet werden.
Die Gang Platform Entworfen von Courtine Team , besteht aus maßgeschneiderten Geräten wie einem Laufband und einem oberirdischen Support-System, sowie 14 Infrarotkameras , die reflektierenden Markierungen auf Körper und zwei Videokameras , die alle zu generieren umfangreiche Mengen an Informationen des Patienten zu erkennen über Bein- und Körperbewegung . Diese Informationen können in vollem Umfang für die vollständige Überwachung und Feinabstimmung der Geräte um intelligente Assistenz erreichen und adaptive elektrische Stimulation des Rückenmarks des Patienten synchronisiert.
Die Gang Plattform befindet sich in einem 100 Quadratmeter großen Raum von der CHUV vorgesehen gebracht . Das Krankenhaus hat bereits ein Rehabilitationszentrum die translationale Forschung, insbesondere für orthopädische und neurologische Erkrankungen .
" Die Gang Platform ist kein Reha-Zentrum ", sagt Courtine . "Es ist ein Forschungslabor , wo wir in der Lage, zu untersuchen und die Entwicklung neuer Therapien mit sehr speziellen Technologie in enger Zusammenarbeit mit medizinischen Experten hier im CHUV , wie Physiotherapeuten und Ärzte. "