Modulovaný elektrický proud může nahradit poraněnou míchu
Tým vědců z lausannské univerzity naučil ochrnuté krysy chodit za pomoci modulovaného elektrického proudu a soustavy kamer. Lidští pacienti přijdou na řadu už záhy.
Poranění míchy přeruší komunikační tok mezi mozkem a zbytkem těla. Právě tento druh zranění představuje jednu z nejčastějších příčin různě rozsáhlých ochrnutí pacientů ve Spojených státech – a nejen v nich. Ve velké většině případů se navíc jedná o nevratný stav. Vědci z École Polytechnique Fédérale ve švýcarském Lausanne pravděpodobně nalezli způsob, jak tento neuspokojivý stav změnit.
Případ Roberta Summerse
Mohlo by vás zajímat
Prozatím se v při nápravě ochrnutí způsobených poraněním míchy využívalo metody epidurální elektrické stimulace (EES). Ta měla v zásadě uspokojivé výsledky. Prestižní lékařský časopis Lancet popsal případ Roberta Summerse. Ten ochrnul po zranění krčních obratlů v roce 2006, ve věku třiadvaceti let.
V prosinci roku 2009 mu bylo do oblasti lumbosakrální míchy voperováno šestnáct elektrod. Summers pak nastoupil na další rehabilitaci, při níž mu lékaři denně stimulovali míchu až po dobu čtyř hodin. Dráždění samo o sobě samozřejmě nedokáže obnovit přerušené nervové spoje. Výrazně ale posiluje nervové spoje, které zůstaly nepoškozené. Po sedmi měsících rehabilitace, využívající epidurální stimulace míchy, dosáhl pacient výrazného zlepšení.
„Dokáže se například postavit a vydrží stát déle než čtyři minuty, asistenci potřebuje jen pro udržování rovnováhy. Vědci testovali a optimalizovali různé stimulační režimy. Když jsme nastavili režim stimulačních elektrod tak, aby akce drážděných nervů odpovídala aktivitě míchy při chůzi, byl pacient schopen pohybů dolních končetin typických pro chůzi. S pomocí asistenta byl pacient s to udělat krok. Do určité míry se mu obnovila schopnost vědomě pohybovat prsty na nohou, chodidlem i celou nohou. Tyto úkony pacient zvládá, pokud současně dochází k epidurálnímu dráždění míchy příslušným režimem elektrod. I bez epidurálních stimulů udává pacient zlepšené ovládání svěrače močového měchýře a popisuje i mírné zlepšení sexuálních funkcí,“ popsal výsledky využití EES šéf lékařského týmu Reggie Edgerton z University of California Los Angeles.
Jak na opotřebení nervů
Epidurální stimulace míchy má ale určité limity. Elektrický signál, na kterém je založená, je neměnný, což dříve nebo později začne poškozovat nervy, kterými proudí. Je potřeba ho přerušit – a pacient okamžitě přestává končetinami hýbat. A právě tento limitující faktor se tým vědců z lausannské univerzity rozhodl odstranit.
U pokusných hlodavců úplně odstranili část míchy a nahradili ji vodiči schopnými vést modulovaný elektrický proud. Ve srovnání se stabilní frekvencí na úrovni čtyřiceti hertzů, se při frekvenci modulované v rozmezí od dvaceti do devadesáti hertzů, podařilo dosáhnout výrazně vyšší efektivity. Krysy začaly být schopné dělat kroky různé délky (od 2,9 do 6,8 centimetru) a podařilo se jim dokonce zdolat schody o výšce mezi 1,5 a 3,5 centimetru. To je výkon, který je při neměnné frekvenci elektrických impulzů jen těžko představitelný. Vědci z lausannské univerzity uvádějí, že pokusné krysy s modulovanou frekvencí impulzů dokázaly schody oběma směry úspěšně zdolat v devětadevadesáti za sta pokusů. Navíc nový řadič průběžně sleduje pohyb nohou a na základě této zpětné vazby automaticky nastavuje trajektorii každého kroku. V případě pokusných krys se pro sledování využívala soustava kamer. Při dnešní úrovni technologického vývoje si není těžké představit, že by na sobě podobné zařízení snadno mohl nosit i lidský pacient. Modulované elektrické impulzy odstraňují i největší nevýhodu EES – zatěžují nervovou soustavu daleko přirozeněji než stabilní průtok proudu.
Signální algoritmus by měl začít první lidské pacienty pokusně rozhýbávat už na začátku roku 2015.
Ondřej Fér, Start-up.cz
Tomáš Cikrt
