Autor: Dennis Thompson
Reporter zum Gesundheitstag
MITTWOCH, 24. Mai 2023 (HealthDay News) – Ein niederländischer Mann mit gelähmten Beinen kann dank einer drahtlosen Gehirn-Wirbelsäulen-Schnittstelle, die auf seine Gedanken reagiert, indem er seine Beine bewegt, jetzt stehen und gehen.
Gert-Jan Oskam (40) erlitt vor elf Jahren bei einem Fahrradunfall in China eine Rückenmarksverletzung, die ihn gehunfähig machte.
Oskam verfügt nun über ein Gehirnimplantat, das Bewegungssignale aufnimmt, die bei einem gesunden Menschen durch das Rückenmark wandern und die Beine bewegen würden. Stattdessen überträgt dieses Implantat diese Signale drahtlos an ein zweites Implantat in seiner unteren Wirbelsäule, das dann die Beinmuskulatur zur Arbeit anregt, berichten die Forscher.
Diese experimentelle High-Tech-„digitale Brücke“ zwischen Gehirn und Wirbelsäule ermöglichte es Oskam, in seinem Haus in den Niederlanden zum Pinsel zu greifen und einfache Low-Tech-Arbeiten zu erledigen.
„Etwas musste gestrichen werden und es war niemand da, der mir helfen konnte, also musste ich gehen und malen“, sagte Oskam bei einer Pressekonferenz am Dienstag. „Ich habe es selbst im Stehen gemacht.
Seit Jahren versuchen Wissenschaftler, die Gehfähigkeit mithilfe von Nervenstimulatoren wiederherzustellen, die in das Rückenmark von Patienten implantiert werden.
Allerdings gingen diese Probanden häufig roboterhaft und waren nicht in der Lage, ihre Beinbewegungen an unterschiedliches Gelände anzupassen.
Oskam profitierte vom nächsten Schritt dieser Forschung, einem Mittel, das es dem Gehirn ermöglicht, die Wirbelsäulenstimulation zu steuern, um den Patienten einen natürlicheren Gang zu ermöglichen.
„Was wir hier erreichen konnten, ist die Wiederherstellung der Kommunikation zwischen dem Gehirn und dem Bereich des Rückenmarks, der die Beinbewegung steuert, mithilfe einer digitalen Brücke, die Gert-Jans Gedanken erfasst und diese Gedanken in eine Rückenmarksstimulation umwandelt.“ die willkürliche Beinbewegung wiederherstellen“, sagte der leitende Forscher Gregoire Courtine, Neurologe und Professor an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne in Frankreich.
Oskam sagt, er könne jetzt 100 bis 200 Meter (bis zu etwa 660 Fuß) am Stück laufen und zwei oder drei Minuten lang freihändig stehen.
Das Gerät verbesserte auch Oskams neurologische Genesung. Auch bei ausgeschaltetem Implantat konnte er auf Krücken gehen.
Mehr natürliche Bewegung
Aufgrund seiner Teilnahme an früheren Studien wurde Oskam bereits ein Wirbelsäulenstimulator in den Rücken implantiert. Dadurch konnte er sich bewegen, aber seine Bewegungen waren roboterhaft und steif.
„Es war nicht ganz natürlich. Frühere Stimulationen kontrollierten mich und jetzt kontrolliere ich sie mit meinen Gedanken“, erklärte Oskam.
Forscher entwickelten ein passives Implantat, das über dem motorischen Zentrum seines Gehirns platziert wurde und Signale aufnehmen konnte, die normalerweise Bewegungen steuern würden.
Mit einem speziellen Headset und einem Gehgerät kann Oskam natürlichere Schritte unternehmen, da das Gehirnimplantat Bewegungssignale aufnimmt und sie dann an einen Rückenmarksstimulator überträgt.
„Wir konnten die ersten Modelle innerhalb von Minuten kalibrieren, sodass Gert-Jan die Beugung seiner Hüfte kontrollieren konnte. Und nach ein paar Minuten Training war er in der Lage, mit dem System auf natürliche Weise zu gehen“, sagte der leitende Forscher Henri Lorach, Professor an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne.
„Wir konnten nicht nur einfache Bewegungen entschlüsseln, sondern auch Bewegungen der Hüft-, Knie- und Sprunggelenke“, ergänzt Lorach. „Und mit dieser Strategie haben wir dem Teilnehmer wirklich freiwillige Kontrolle über die Rückenmarkstimulation gegeben.“
Da Oskam so viele Parameter der Beinbewegung steuern und während der Bewegung Feedback erhalten kann, kann es auf allen Arten von Gelände laufen, sagte Courtine. Er kann Treppen hinaufgehen, Rampen überqueren und anhalten und gehen, wann immer es ihm gefällt.
Die Schnittstelle zwischen Gehirn und Wirbelsäule scheint Oskams Genesung zu beschleunigen. Nach 40 Neurorehabilitationssitzungen habe sich seine Gehfähigkeit deutlich verbessert – er könne sich alleine im Haus bewegen, ins Auto ein- und aussteigen oder mit Freunden an der Bar etwas trinken, sagten die Forscher.
„Ich kann jetzt auch ohne Stimulation gehen“, sagte Oskam. „Ich denke, das sagt viel aus. „Ich habe wieder genug Kraft und Bewegung gewonnen, um Schritte zu unternehmen.“
Es sei zuvor gezeigt worden, dass die Stimulation des Rückenmarks das Wachstum neuer Nervenverbindungen auslösen kann, bemerkte Courtine.
„Wenn das Gehirn die Stimulation kontrolliert, kommt es zu einer noch stärkeren Erholung, weil es zu einer Konvergenz der digitalen Verbindung mit der natürlichen Verbindung auf derselben Art von Neuronen kommt“, erklärte Courtine.
Weitere Forschung ist erforderlich
Die neue Studie wurde am 24. Mai in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Das Forschungsteam hofft, einen zweiten Patienten mit gelähmtem Unterkörper dazu zu bringen, ein Gehirnimplantat zu erhalten, um zu sehen, ob das gleiche System bei anderen funktioniert.
Marco Baptista, der wissenschaftliche Leiter der Reeve Foundation, stimmte zu, dass die Technologie an mehr Menschen getestet werden muss.
„Es muss ausgeweitet und bei anderen Personen untersucht werden, die andere Arten von Verletzungen haben“, sagte Baptista.
Gleichzeitig wies Baptista darauf hin, dass die Bemühungen die „nächste Generation“ der Forschung zur Wiederherstellung der Bewegungsfähigkeit durch Rückenmarksstimulation darstellen.
„Sie streben immer mehr danach, den gesamten Prozess natürlicher zu gestalten, wobei man die Stimulation mit Gedanken und Willen kontrolliert“, sagte Baptista.
Forscher starten außerdem eine weitere klinische Studie, um Menschen mit Oberkörperlähmungen zu helfen.
„Wir überlegen gerade, wie wir das gleiche Prinzip nutzen können, um die Funktion der oberen Extremitäten wiederherzustellen, indem wir mit einer ähnlichen Technologie auf die Halswirbelsäule abzielen“, sagte Lorach. „Wir können entschlüsseln, was die Absicht ist, den Arm und die Hand zu bewegen und den motorischen Impuls zu stimulieren, der diese Aktivität auslöst.“
Sie wollen die Technologie auch weiter miniaturisieren, um es den Menschen einfacher zu machen, an täglichen Aktivitäten teilzunehmen, ohne eine Mütze tragen oder Ausrüstung mit sich herumschleppen zu müssen, sagte Courtine.
„Wir könnten dies sogar auf andere Erkrankungen wie einen Schlaganfall anwenden, bei denen man auch die kortikale Aktivität aufzeichnen und sie mit der Stimulation des Rückenmarks verknüpfen kann, um ein Glied zu bewegen“, sagte Co-Forscher Dr. Jocelyne Bloch, Neurochirurgin am Universitätsspital Lausanne. „Man könnte meinen, dass es viele verschiedene Anwendungen dieser neuartigen, bahnbrechenden Therapie geben würde.“
Mehr Informationen
Die University of California in San Diego bietet weitere Informationen zu Rückenmarksverletzungen und -lähmungen.
QUELLEN: Gert-Jan Oskam, 40, Niederlande; Gregoire Courtine, PhD, Neurowissenschaftler und Professor, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Frankreich; Henri Lorach, PhD, Professor, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Frankreich; Marco Baptista, PhD, leitender Wissenschaftler, Reeve Foundation, Short Hills, NJ; Jocelyne Bloch, MD, Neurochirurgin, Universitätsklinikum Lausanne, Frankreich; Natur24. Mai 2023