La stimolazione elettrica offre speranza alle persone con gravi lesioni al midollo spinale

La stimolazione elettrica sta dando nuove speranze alle persone con gravi lesioni al midollo spinale. Uno studio mostra che quattro giovani uomini con paraplegia sono ora in grado di muovere le gambe da soli con l'aiuto della stimolazione elettrica della colonna vertebrale. I ricercatori ritengono che la terapia abbia il potenziale per cambiare la prognosi delle persone con paralisi anche anni dopo l'infortunio.

La scoperta "offre una nuova prospettiva che il midollo spinale, anche dopo una grave lesione, ha un grande potenziale di recupero funzionale." Fonte foto: 123RF.com.

Gli uomini, che erano stati paralizzati per più di 2 anni, erano in grado di flettere le dita dei piedi, le caviglie e le ginocchia mentre utilizzavano la stimolazione elettrica. Un miglioramento ancora maggiore nel movimento è stato riscontrato quando gli uomini hanno usato la stimolazione in combinazione con la riabilitazione fisica. I dettagli di questa scoperta rivoluzionaria sono stati pubblicati sulla rivista Brain .

La scoperta "offre una nuova prospettiva secondo cui il midollo spinale, anche dopo una grave lesione, ha un grande potenziale di recupero funzionale", ha affermato la ricercatrice capo Claudia Angeli, PhD, ricercatrice senior, Human Locomotor Research Center presso Frazier Rehab Institute e professore associato, Centro di ricerca sugli infortuni del midollo spinale del Kentucky (KSCIRC) dell'Università di Louisville.

Kent Stephenson, la seconda persona a sottoporsi a stimolazione epidurale del midollo spinale, alza volontariamente la gamba mentre il suo stimolatore è attivo. Foto per gentile concessione dell'Università di Louisville.

Come funziona la stimolazione elettrica

La stimolazione elettrica comporta impulsi di elettricità che vengono inviati lungo la colonna vertebrale per imitare i segnali che il cervello invia normalmente per iniziare il movimento. Gli impulsi elettrici vengono erogati attraverso uno stimolatore che viene posizionato chirurgicamente sul midollo spinale.

Rob Summers, che è paralizzato sotto il petto, è stato il primo a beneficiare di questo trattamento. Ha ricevuto impulsi elettrici al suo midollo spinale appena sotto la lesione durante un allenamento quotidiano in cui è stato sospeso in un'imbracatura sopra un tapis roulant mentre i ricercatori lo hanno aiutato a stare in piedi o camminare. Alla fine, Rob potrebbe stare in piedi da solo per un massimo di 4 minuti. A sette mesi dall'inizio del processo, Rob ha riguadagnato un controllo volontario delle gambe.

Tutti gli uomini sono stati in grado di sincronizzare i movimenti di gambe, caviglie e dita all'unisono con un segnale visivo dell'ascesa e della caduta di un'onda mostrata sullo schermo di un computer, e tre su quattro sono stati in grado di cambiare la forza a cui si flettevano la loro gamba, a seconda dell'intensità di tre diversi segnali uditivi.

“Il fatto che il cervello sia in grado di trarre vantaggio dalle poche connessioni che potrebbero rimanere e quindi elaborare queste complicate informazioni visive, uditive e percettive, è piuttosto sorprendente. Ci dice che le informazioni dal cervello stanno arrivando nel posto giusto nel midollo spinale, in modo che la persona possa controllare, con una precisione abbastanza impressionante, la natura del movimento ", ha detto V. Reggie Edgerton, PhD, ricercatore responsabile per aver sviluppato questo approccio alla terapia. Dr. Edgerton è illustre professore di biologia integrativa, fisiologia, neurobiologia e neurochirurgia presso l'Università della California, a Los Angeles.

Altri miglioramenti della salute

Tutti e quattro gli uomini sono stati in grado di sopportare il proprio peso da soli e hanno anche mostrato altri miglioramenti della salute, come aumento della massa muscolare, meno affaticamento e un maggiore senso di benessere. Rob, ad esempio, Rob ha iniziato ad avere un migliore controllo della pressione sanguigna, regolazione della temperatura corporea, controllo della vescica e funzione sessuale.

I ricercatori stanno studiando se la stimolazione epidurale può essere utilizzata per aiutare le persone con paralisi delle braccia e stanno sviluppando una tecnologia per fornire la stimolazione spinale attraverso la pelle piuttosto che dover impiantare chirurgicamente lo stimolatore. Inoltre, i ricercatori stanno lavorando per far avanzare la tecnologia dello stimolatore elettrico per aiutare a raggiungere un maggiore controllo dei movimenti nelle persone con paralisi.

Commento
Di Drs. Narihito Nagoshi e Michael G Fehlings

Recentemente, molta attenzione è stata rivolta alle strategie terapeutiche per la lesione del midollo spinale (SCI), incluso il trapianto di cellule e / o la somministrazione di farmaci. Sono già stati effettuati studi clinici su cellule precursori neurali per la SCI ¹, così come studi su cellule staminali mesenchimali ¹ e farmaci come gli antagonisti del sodio / glutammato ² e la minociclina antibiotica ³ . In questo contesto, il lavoro presentato da Angeli e colleghi in un numero corrente di Brain presenta una nuova strategia per il trattamento della SCI ⁴ . Nel loro studio, sono stati arruolati 4 pazienti con SCI motoria completa. Sono trascorsi più di 2 anni dalla SCI in tutti i pazienti e i livelli di lesione variavano da C7 a T5. Le unità di stimolazione del midollo spinale epidurale sono state impiantate chirurgicamente a livello di T11 / 12. Sorprendentemente, tutti e 4 i pazienti con paralisi completa cronica hanno ripreso il movimento volontario delle gambe attraverso la stimolazione epidurale subito dopo l'impianto del dispositivo. Inoltre, i pazienti possono attivare il movimento motorio delle gambe in base a segnali visivi e uditivi. La posizione ripetitiva e l'allenamento volontario mediante la stimolazione epidurale hanno favorito una maggiore generazione di forza e l'accuratezza dei movimenti dei muscoli delle gambe.

Il punto sorprendente di questo studio è che la strategia terapeutica per la SCI non si concentrava sul sito della lesione stesso, ma al di sotto del livello del sito della lesione sul midollo spinale. Nella terapia del trapianto di cellule, l'attenzione è rivolta alla sostituzione delle cellule neurali danneggiate e alla promozione della rigenerazione degli assoni e della rimielinizzazione nel e attraverso il sito della lesione. Tuttavia, i risultati di questo lavoro dimostrano una nuova strategia di attivazione dei circuiti del midollo spinale risparmiati al di sotto del livello di lesione mediante stimolazione epidurale, senza alcun trattamento diretto del sito della lesione. Nel midollo spinale lombare, sono noti generatori di pattern centrale (CPG) che controllano il comportamento locomotore degli arti posteriori ⁵ e la stimolazione epidurale in questo lavoro potrebbe contribuire alla riattivazione dei circuiti neurali CPG. Al contrario, rimane il meccanismo attraverso il quale gli input visivi e uditivi sono scesi ai circuiti spinali attraverso assoni altamente interrotti nel sito della lesione rimane sfuggente. Tuttavia, Courtine e colleghi hanno dimostrato che, in assenza di qualsiasi input sopraspinale, i meccanismi di apprendimento dipendenti dall'uso possono promuovere il recupero della piena locomozione del tapis roulant nel modello di roditore di SCI ⁶ . Pertanto, la stimolazione dei circuiti neurali CPG nel midollo spinale lombare potrebbe essere un nuovo bersaglio terapeutico per la SCI.

La principale limitazione di questo lavoro è il piccolo numero di pazienti arruolati. Sebbene i pazienti siano relativamente giovani (in media 26, 9 anni), la prevalenza della SCI tende ad aumentare nei pazienti geriatrici ⁷ e gli esiti in questo gruppo di pazienti devono essere esaminati. Saranno necessari studi futuri per studiare gli effetti funzionali della stimolazione epidurale e dell'allenamento in studi clinici più estesi.

Visualizza fonti

Angeli CA, Edgerton VR, Gerasimenko YP, Harkema SJ. Cervello 2014. doi: 10.1093 / brain / awu038.

Istituto Nazionale della Salute. La stimolazione spinale aiuta quattro pazienti con paraplegia a ritrovare il movimento volontario. http://www.nih.gov/news/health/apr2014/nibib-08.htm. Accesso 8 aprile 2014.

Università di Louisville. Quattro uomini paraplegici muovono volontariamente le gambe, una "svolta senza precedenti" per la comunità di paralisi. http://louisville.edu/medicine/news/four-paraplegic-men-voluntarily-move-their-legs-an-unprecedented-breakthrough-for-paralysis-community. Accesso 8 aprile 2014.

Riferimenti di commento
1. Tetzlaff W, et al. Una revisione sistematica delle terapie di trapianto cellulare per lesioni del midollo spinale. J Neurotrauma . 28: 1611-1682, doi: 10.1089 / neu.2009.1177 (2011).

2. Fehlings MG, et al. Riluzolo per il trattamento della lesione acuta traumatica del midollo spinale: motivazione e progettazione dello studio clinico di fase I NACTN. J Neurosurg Spine . 17: 151-156, doi: 10.3171 / 2012.4.AOSPINE1259 (2012).

3. Casha S, et al. Risultati di uno studio randomizzato controllato con placebo di fase II su minociclina nella lesione acuta del midollo spinale. Cervello 135: 1224-1236, doi: 10.1093 / brain / aws072aws072 [pii] (2012).

4. Angeli CA, Edgerton VR, Gerasimenko YP, Harkema SJ. La modifica dell'eccitabilità del midollo spinale consente movimenti volontari dopo la paralisi cronica completa nell'uomo. Cervello doi: awu038 [pii] 10.1093 / brain / awu038 (2014).

5. Kiehn O. Circuiti locomotori nel midollo spinale dei mammiferi. Annu Rev Neurosci . 29: 279-306, doi: 10.1146 / annurev.neuro.29.051605.112910 (2006).

6. Courtine G, et al. Trasformazione dei circuiti spinali non funzionali in stati funzionali dopo la perdita di input cerebrale. Nat Neurosci . 12: 1333-1342, doi: 10.1038 / nn. 2401nn. 2401 [pii] (2009).

7. Martin ND, et al. Il punto di flesso della mortalità per età e lesione acuta del midollo spinale cervicale. J Trauma . 71: 380-385; discussione 385-386, doi: 10.1097 / TA.0b013e318228221f00005373-201108000-00016 [pii] (2011).