Affen mit Rückenmarksverletzungen, die zu einer Lähmung eines Gliedes führen, haben dank eines neuen drahtlosen Neuroimplantats, das die Kommunikation zwischen Gehirn und Rückenmark wiederherstellt, ihre Gehfähigkeit wiedererlangt, sagten Wissenschaftler am Mittwoch, dem 9. November.
Diese Leistung markiert einen weiteren Fortschritt auf dem sich schnell entwickelnden Gebiet der Behandlung von Rückenmarksverletzungen mit der neuesten Technologie.
In den letzten Jahren haben Wissenschaftler Technologien entwickelt, die Menschen und Affen helfen, einen Roboterarm mit buchstäblicher Gedankenkraft zu manipulieren, die Fähigkeit eines gelähmten Mannes, eine Hand durch einen in sein Gehirn implantierten Mikrochip zu verwenden, wiederhergestellt und gelähmte Ratten durch elektrische Nervenstimulation zum Laufen gebracht.
Das neue System zeichnet sich durch all diese Fortschritte aus, da Sie sich auf Ihren Unterkörper konzentrieren können und Affen - wahrscheinlich in naher Zukunft Menschen - die Möglichkeit erhalten, ein drahtloses System zu verwenden und nicht an einen Computer gebunden zu sein. Die Entwickler dieses Systems nutzten Fortschritte bei der Kartierung der neuronalen Aktivität und bei der neuronalen Stimulation. Ein Computer wird benötigt, um Gehirnsignale zu dekodieren und an das Rückenmark zu senden. Die Computertechnologie hat es jedoch ermöglicht, ein tragbares Gerät zu erstellen.
Grégoire Courtine, Spezialist für die Wiederherstellung von Rückenmarksverletzungen an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne, hofft, dass das von ihm und seinen Kollegen entwickelte System in 10 Jahren zur Behandlung von Menschen durch Hilfe eingesetzt werden kann Sie durchlaufen den Rehabilitationsprozess und "verbessern die Lebensqualität".
Wie er betonte, stellten sich die Wissenschaftler jedoch die Aufgabe, den Rehabilitationsprozess zu verbessern und kein fantastisches Heilmittel gegen Lähmungen zu erfinden. "Die Menschen werden in naher Zukunft nicht in der Lage sein, mit einer Schnittstelle zwischen Gehirn und Wirbelsäule durch die Straßen zu gehen", fügte er hinzu.
Andrew Jackson von der University of Newcastle, der Oberkörperlähmungen studierte und nicht an dieser Studie beteiligt war, glaubt, dass dies "ein weiterer wichtiger Meilenstein" bei der Suche nach Behandlungen für Lähmungen ist. Dr. Jackson schrieb Kommentare zu dieser Studie in der Zeitschrift Nature, in der die Ergebnisse eines Experiments von Dr. Curtin, Marco Capogrosso, Tomislav Milekovic und anderen veröffentlicht wurden.
Einer der Gründe, warum dieses System nicht als Wundermittel gegen Lähmungen angesehen werden sollte, besteht darin, dass das Implantat nur die Impulse übertragen kann, mit denen das Glied zum richtigen Zeitpunkt gestreckt und gebeugt werden kann, so dass das Tier auf vier Beinen laufen kann, dies jedoch nicht zulässt komplexere Bewegungen wie Richtungswechsel oder Vermeidung von Hindernissen. Bei Menschen sind die Dinge noch komplizierter, weil zum Beispiel im Gegensatz zu vierbeinigen Tieren eine Person auch beim Gehen das Gleichgewicht halten muss.
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Laut Dr. Curtin haben sie die Forschung in Zusammenarbeit mit chinesischen Experten durchgeführt, da die Beschränkungen für Tierversuche in der Schweiz sie daran gehindert hätten, die Arbeiten abzuschließen. Nachdem ihr Experiment erfolgreich war, erhielt er die Erlaubnis, in der Schweiz weiterzuarbeiten.
Dr. Curtin schrieb über die ethische Seite solcher Experimente mit Primaten und betonte, dass er 10 Jahre gebraucht habe, um mit Nagetieren zu experimentieren, um sich auf die Arbeit mit Affen vorzubereiten. Einer der Gründe, warum Wissenschaftler nur mit einem gelähmten Glied gearbeitet haben, ist, dass Tetrapoden relativ normal leben können, ohne ein Bein zu verwenden, während sie die Kontrolle über die Funktionen der Blase und des Darms behalten, während ein vollständiger Bruch des Rückenmarks möglich ist haben eine verheerende Wirkung auf das Tier.
Wie Dr. Curtin hinzufügte, kann die Arbeit an diesem Projekt, das Menschen mit Rückenmarksverletzungen in Zukunft helfen soll, die menschliche Beteiligung erst fortsetzen, wenn mit anderen Primaten experimentiert wurde. Das Lesen von Signalen aus dem Gehirn und die Stimulation des Rückenmarks werden mit Geräten durchgeführt, die bereits vom Menschen für andere Zwecke verwendet werden. Eine Signaldecodierungssoftware wurde jedoch noch nicht an Menschen getestet.
David Borton von der Brown University, einer der Hauptautoren des neuen Berichts, entwickelte den drahtlosen Sensor zusammen mit seinen Kollegen, während er seine Doktorarbeit verfasste, noch bevor er mit Dr. Curtin zusammenarbeitete. Ausgestattet mit Mikroelektroden zeichnet dieser Sensor Impulse auf und überträgt sie an den Teil des Gehirns, der für die Bewegung der Gliedmaßen verantwortlich ist. Einer der Gründe, warum das System bei der Rehabilitation helfen kann, ist, dass es die verbleibenden neuronalen Verbindungen zwischen Teilen des Rückenmarks und einem verletzten Glied stärkt, sagte er.
Das Gerät zur Aufzeichnung von Gehirnsignalen wurde durch ein Gerät zur elektrischen Stimulation außerhalb des Rückenmarks ergänzt, das Signale an das Reflexsystem überträgt. Der Gehvorgang wird nur teilweise vom Gehirn gesteuert. Das Rückenmark verfügt über ein eigenes System, das Informationen von den Gliedmaßen empfangen und darauf reagieren kann. Meistens denken die Menschen nicht darüber nach, wie sie gehen, und der Gehprozess wird nicht nur unbewusst vom Gehirn gesteuert. Der Hauptteil der Last fällt auf das Rückenmark und das Reflexsystem.
Dr. Curtin hat zuvor elektrische Stimulation verwendet, um Ratten mit Rückenmarksverletzungen das Gehen zu trainieren.
Seine Arbeit bezog jedoch nicht das Gehirn mit ein, und eine der Schlüsselkomponenten dieser Experimente war der Zeitrahmen. "Wenn das Gehirn ein Signal sendet, um eine Gliedmaßenbewegung auszuführen, dauert es nur wenige Millisekunden, bis diese Verbindung hergestellt ist", erklärte Dr. Borton.
