Dzięki elektrodom wszczepionym w rdzeń kręgowy, mężczyzna zmagający się z zaawansowaną chorobą Parkinsona odzyskał możliwość swobodnego poruszania się. 63-letni Francuz jest pierwszym pacjentem, któremu wszczepiono eksperymentalny implant kręgosłupa, ale w kolejce czeka już kolejnych sześć osób.
Eksperymentalny implant wszczepiony w okolice lędźwiową 63-letniego Marca z Bordeaux we Francji, znacznie poprawił jego mobilność. Technologia opracowana przez naukowców z Politechniki Federalnej w Lozannie (École Polytechnique Fédérale de Lausanne - EPFL) umożliwia mężczyźnie płynne poruszanie się i to bez jakiegokolwiek upadku, czego nie mógł zrobić przed operacją.
Wyniki i opis badań ukazał się na łamach pisma „Nature Medicine” (DOI:10.1038/s41591-023-02584-1).
Choroba Parkinsona jest drugą pod względem częstości występowania chorobą neurodegeneracyjną po chorobie Alzheimera. Szacuje się, że cierpi na nią ponad dziesięć milionów osób. Ponieważ najczęściej występuje ona u osób w podeszłym wieku, to prawdopodobnie liczba ta będzie rosła wraz ze starzeniem się światowej populacji.
Choroba Parkinsona to powoli postępująca choroba ośrodkowego układu nerwowego. Drżączka poraźna, bo tak też jest nazywana, wywołana jest niedoborem neuroprzekaźnika – dopaminy. Jest to spowodowane obumieraniem neuronów produkujących neuroprzekaźnik. Dopamina pomaga w kontrolowaniu i koordynowaniu ruchów, dlatego chorzy na Parkinsona mają tak charakterystyczne objawy jak drżenie, sztywność czy zaburzenia równowagi. U cierpiących na Parkinsona wyraźne jest też zaburzenie postawy ciała oraz chodu. Pacjenci poruszają się drobnymi kroczkami, tzw. chodem szurającym. Zanika u nich też balansowanie podczas chodu górnymi kończynami. Zaburzenia te często prowadzą do upadków.
Dwa lata temu cierpiącemu na chorobę Parkinsona mężczyźnie wszczepiono implant, który miał za zadanie poprawić komunikację między mózgiem a kończynami chorego. Jego działanie wzmacnia sygnały przekazywane z między mózgiem a nogami. Po operacji Marc zaczął normalnie chodzić i odzyskał niezależność.
- Nie mogłem już się poruszać bez ciągłego upadania, kilka razy dziennie. W niektórych sytuacjach, na przykład wchodząc do windy, deptałem w miejscu, można powiedzieć, jakbym był zamrożony. Teraz nie boję się już nawet schodów. W każdą niedzielę chodzę nad jezioro i pokonuję około 6 kilometrów. To niesamowite – powiedział Marc.
Efekty zabiegu utrzymują się od dwóch lat. - Nie ma terapii, które zaradziłyby poważnym problemom z chodem, które pojawiają się w późniejszym stadium choroby Parkinsona, dlatego widok chodzącego Marca robi wrażenie – przyznała Jocelyne Bloch, neurochirurg z EPFL i główna autorka artykułu.
Marc nosi czujniki ruchu na każdej nodze, a po rozpoczęciu chodzenia implant automatycznie się włącza i zaczyna dostarczać impulsy stymulujące do neuronów kręgosłupa. W ten sposób koryguje nieprawidłowe sygnały wysyłane z mózgu, wzdłuż kręgosłupa, do nóg, czego efektem jest przywrócenie normalnego ruchu.
Zastosowana przez szwajcarskich badaczy terapia polega na wszczepieniu urządzenia neuroprotetycznego, które dostarcza impulsy elektryczne do określonych obszarów rdzenia kręgowego w celu aktywacji dysfunkcyjnych obwodów nerwowych.
Technikę tę stosowano już u osób sparaliżowanych w wyniku urazu rdzenia kręgowego, by umożliwić im samodzielne stanie, a nawet chodzenie na krótkie odległości. Naukowcy zwykle umieszczali implant w górnej i środkowej części kręgosłupa, żeby modulować informacje sensoryczne kierowane do mózgu. W tym przypadku neuroprotezę wszczepiono w odcinek lędźwiowy.
Stymulacja w tym miejscu aktywuje sieć neuronów biegnącą pomiędzy rdzeniem kręgowym a mięśniami nóg. Uczeni z EPFL z powodzeniem stosowali tę strategię u osób z paraliżem spowodowanym urazem rdzenia kręgowego i doszli do wniosku, że można ją zastosować również w leczeniu choroby Parkinsona.
Jednak zanim wszczepiono implant Marcowi, naukowcy zebrali dane na temat przebiegu choroby, jego deficytów i wzorców chodzenia, umieszczając czujniki na stopach i nogach. Następnie skonfigurowali stymulację tak, aby kompensować wszelkie dysfunkcje, jak chociażby słaby wyprost kolana lub problem z napięciem mięśni pośladków.
Jednak implant wszczepiono jak do tej pory tylko jednej osobie, dlatego też nie jest do końca jasne, czy takie podejście będzie skuteczne u innych osób. Zwyczajnie nie ma wystarczających danych, aby stwierdzić, że to podejście będzie lepsze. Uczeni z EPFL planują wszczepienie implantów kolejnym sześciu osobom z zaawansowaną chorobą Parkinsona.
Marc był wcześniej poddawany standardowemu leczeniu choroby Parkinsona, obejmującemu głęboką stymulację mózgu, polegającą na wszczepieniu neuroprotezy głęboko w mózg. Pomogło zmniejszyć niektóre objawy, ale nie pomogło w przezwyciężeniu problemów z poruszaniem się.
Grégoire Courtine, neurolog z EPFL, który opracował tę technikę, wraz z Bloch testowali samą stymulację kręgosłupa oraz w połączeniu z głęboką stymulacją mózgu. Odkryli, że najlepsze rezultaty daje połączenie tych dwóch metod.
Zespół naukowców z EPFL od lat prowadzi badania nad implantami i innymi metodami leczenia osób po urazie rdzenia kręgowego. W 2018 roku postawili oni na nogi trzech sparaliżowanych mężczyzn stosując precyzyjną stymulację elektryczną pobudzającą nerwy rdzenia kręgowego poprzez bezprzewodowy implant (więcej na ten temat w tekście: Implant postawił trzech sparaliżowanych mężczyzn na nogi). W 2022 pomogli odzyskać możliwość chodzenia kolejnym trzem osobom, które z powodu urazów rdzenia kręgowego zostały całkowicie sparaliżowane od pasa w dół (więcej na ten temat w tekście: Implant kręgosłupa pozwolił sparaliżowanym osobom odzyskać zdolność poruszania się). Szwajcarscy uczeni zidentyfikowali również grupę komórek nerwowych, które są kluczowe w procesie odzyskiwania przez sparaliżowanych zdolności poruszania się (więcej na ten temat w tekście: Naukowcy zidentyfikowali neurony, które mogą pomóc sparaliżowanym ponownie stanąć na nogi).
Źródło: Nature, Science Times, The Guardian, fot. Pixabay/ Klaus Hausmann
