Rückenmarksstimulation ermöglicht es einer Frau, ihren Arm wieder zu bewegen

Mar 02, 2024

Anastasia (Ana) Gorelova Managerin, Wissenschaftliches Schreiben 412-647-9966 [email protected]

Sheila Davis Manager 412-313-6070 [email protected]

Möchten Sie einen Termin vereinbaren oder benötigen Patienteninformationen? Kontaktieren Sie UPMC unter1-800-533-8762. Gehen Sie zu „Arzt suchen“, um nach einem UPMC-Arzt zu suchen.

20.02.2023

PITTSBURGH – Eine Neurotechnologie, die das Rückenmark stimuliert, verbessert sofort die Beweglichkeit von Arm und Hand und ermöglicht es Menschen, die von einem mittelschweren bis schweren Schlaganfall betroffen sind, ihre normalen täglichen Aktivitäten leichter auszuführen, berichten Forscher der University of Pittsburgh und der Carnegie Mellon University heute in Nature Medicine. Ein Paar dünner Metallelektroden, die an Spaghettistränge erinnern und entlang des Halses implantiert werden, greifen intakte Nervenschaltkreise ein und ermöglichen Schlaganfallpatienten, ihre Faust vollständig zu öffnen und zu schließen, ihren Arm über ihren Kopf zu heben oder mit Gabel und Messer ein Stück Steak dafür zu schneiden Zum ersten Mal seit Jahren. „Wir haben herausgefunden, dass die elektrische Stimulation bestimmter Rückenmarksregionen es Patienten ermöglicht, ihren Arm auf eine Weise zu bewegen, die sie ohne die Stimulation nicht tun könnten. Vielleicht noch interessanter ist, dass wir herausgefunden haben, dass einige dieser Verbesserungen auch nach ein paar Wochen Anwendung bestehen bleiben, wenn die Stimulation ausgeschaltet wird, was auf spannende Wege für die Zukunft der Schlaganfalltherapien hinweist“, sagte Korrespondent und Co-Seniorautor Marco Capogrosso, Ph. D., Assistenzprofessor für neurologische Chirurgie an der Pitt. „Dank jahrelanger präklinischer Forschung bis zu diesem Zeitpunkt haben wir ein praktisches, einfach anzuwendendes Stimulationsprotokoll entwickelt, das bestehende, von der FDA zugelassene klinische Technologien anpasst, das leicht auf das Krankenhaus übertragen und schnell vom Labor in die Klinik übertragen werden konnte .“ Wenn es um Schlaganfälle geht, sagen Kardiologen eine düstere Zukunft voraus: Weltweit wird jeder vierte Erwachsene über 25 Jahren im Laufe seines Lebens einen Schlaganfall erleiden, und 75 % dieser Menschen werden dauerhafte und schwerwiegende Defizite in der motorischen Kontrolle von Arm und Hand haben Einschränkung ihrer körperlichen Autonomie. Derzeit gibt es keine wirksamen Behandlungsmöglichkeiten für die Behandlung von Lähmungen im sogenannten chronischen Stadium des Schlaganfalls, das etwa sechs Monate nach dem Schlaganfall beginnt. Forscher sagen, dass die neue Technologie das Potenzial hat, Menschen mit Beeinträchtigungen, die sonst als dauerhaft gelten würden, Hoffnung zu geben. „Die Entwicklung wirksamer Neurorehabilitationslösungen für Menschen, die nach einem Schlaganfall unter Bewegungseinschränkungen leiden, wird immer dringlicher“, sagte die leitende Co-Autorin Elvira Pirondini, Ph.D., Assistenzprofessorin für physikalische Medizin und Rehabilitation an der Pitt. „Selbst leichte Defizite infolge eines Schlaganfalls können Menschen vom sozialen und beruflichen Leben isolieren und sehr schwächend werden, wobei motorische Beeinträchtigungen in Arm und Hand besonders anstrengend sind und einfache Alltagsaktivitäten wie Schreiben, Essen und Anziehen behindern.“ Bei der Technologie zur Rückenmarkstimulation werden Elektroden auf der Oberfläche des Rückenmarks platziert, um Stromimpulse abzugeben, die Nervenzellen im Rückenmark aktivieren. Diese Technologie wird bereits zur Behandlung hochgradiger, anhaltender Schmerzen eingesetzt. Darüber hinaus haben mehrere Forschungsgruppen auf der ganzen Welt gezeigt, dass die Stimulation des Rückenmarks zur Wiederherstellung der Beweglichkeit der Beine nach einer Rückenmarksverletzung eingesetzt werden kann. Aber die einzigartige Geschicklichkeit der menschlichen Hand, kombiniert mit dem großen Bewegungsbereich des Arms an der Schulter und der Komplexität der neuronalen Signale, die Arm und Hand steuern, stellen deutlich höhere Herausforderungen dar. Nach Jahren umfangreicher präklinischer Studien mit Computermodellen und Tierversuchen an Makakenaffen mit teilweiser Armlähmung wurde den Forschern die Erlaubnis erteilt, diese optimierte Therapie am Menschen zu testen. „Die sensorischen Nerven von Arm und Hand senden Signale an Motoneuronen im Rückenmark, die die Muskeln der Gliedmaßen steuern“, sagte Co-Hauptautor Douglas Weber, Ph.D., Professor für Maschinenbau am Neuroscience Institute in Carnegie Mellon-Universität. „Durch die Stimulierung dieser sensorischen Nerven können wir die Aktivität von Muskeln verstärken, die durch einen Schlaganfall geschwächt wurden. Wichtig ist, dass der Patient die volle Kontrolle über seine Bewegungen behält: Die Stimulation ist unterstützend und verstärkt die Muskelaktivierung nur dann, wenn der Patient versucht, sich zu bewegen.“ In einer Reihe von Tests, die an einzelne Patienten angepasst waren, ermöglichte die Stimulation den Teilnehmern, Aufgaben unterschiedlicher Komplexität auszuführen, von der Bewegung eines hohlen Metallzylinders über das Ergreifen gewöhnlicher Haushaltsgegenstände wie einer Suppendose bis hin zum Öffnen eines Schlosses. Klinische Untersuchungen zeigten, dass die Stimulation, die auf die Wurzeln des Halsnervs abzielt, die Kraft, den Bewegungsumfang und die Funktion von Arm und Hand sofort verbessert. Unerwarteterweise scheinen die Auswirkungen der Stimulation länger anzuhalten, als die Wissenschaftler ursprünglich angenommen hatten, und blieben auch nach Entfernung des Geräts bestehen, was darauf hindeutet, dass es sowohl als unterstützende als auch als regenerierende Methode zur Genesung der oberen Gliedmaßen eingesetzt werden könnte. Tatsächlich ermöglichen die unmittelbaren Effekte der Stimulation die Durchführung eines intensiven körperlichen Trainings, das wiederum zu noch stärkeren langfristigen Verbesserungen führen könnte, wenn die Stimulation ausbleibt. Zukünftig rekrutieren Forscher weiterhin weitere Studienteilnehmer, um zu verstehen, welche Schlaganfallpatienten am meisten von dieser Therapie profitieren können und wie Stimulationsprotokolle für verschiedene Schweregrade optimiert werden können. Darüber hinaus arbeitet das von Pitt und CMU gegründete Startup Reach Neuro daran, die Therapie in die klinische Anwendung zu überführen. Marc Powell, Ph.D., von Reach Neuro Inc.; Nikhil Verma, BS, von der Carnegie Mellon University; und Erynn Sorensen, BS, von Pitt sind Co-Erstautoren. Weitere Autoren der Studie sind Erick Carranza, BS, Amy Boos, MS, Daryl Fields, MD, Ph.D., Souvik Roy, BS, Scott Ensel, BS, Jeffrey Balzer, Ph.D., Robert Friedlander, MD, George Wittenberg, MD, Ph.D., Lee Fisher, Ph.D. und Peter Gerszten, MD, alle aus Pitt; Beatrice Barra, Ph.D., von der New York University; Jeff Goldsmith, Ph.D., von der Columbia University; und John Krakauer, Ph.D., von der Johns Hopkins University. Die in dieser Pressemitteilung berichtete Forschung wurde von der NIH BRAIN Initiative unter der Preisnummer UG3NS123135 unterstützt. Für den Inhalt sind ausschließlich die Autoren verantwortlich und geben nicht unbedingt die offiziellen Ansichten der National Institutes of Health wieder. Zusätzliche Forschungsunterstützung wurde von der Abteilung für Neurologische Chirurgie und der Abteilung für Physikalische Medizin und Rehabilitation am Pitt sowie von der Abteilung für Maschinenbau und dem Neurowissenschaftlichen Institut der Carnegie Mellon University bereitgestellt. Dr. Capogrosso, Gerszten und Pirondini haben finanzielle Interessen an Reach Neuro, Inc., das ein Interesse an der in dieser Studie evaluierten Technologie hat. Diese finanziellen Interessenkonflikte wurden von der University of Pittsburgh gemäß ihrer Richtlinie zu Interessenkonflikten für die Forschung überprüft und verwaltet.

FOTODETAILS: (Klicken Sie auf das Bild für das Video)Quelle: Tim Betler, UPMC und University of Pittsburgh Health Sciences Bildunterschrift: Wirbelsäulenstimulation belebt den Arm einer Frau.