Bilim kurgu olan şimdi bilimsel gerçek oldu: Omuriliğe bir dizi hedefli elektrik çarpmasıyla, dokuz felçli insan bir robotun yardımıyla hemen tekrar yürüdü. Beş ay sonra, katılımcıların yarısının yürümek için artık bu zaplara ihtiyacı kalmamıştı.
Cümle biraz tanıdık geldi mi? Sonuçlar - inkar edilemez derecede etkileyici ve tamamen hayat değiştirici olsa da - kendi başlarına eski haberler gibi görünebilir. Beyin implantı tasarımlarındaki gelişmeler sayesinde, son on yılda felçli insanlara hareketliliğin geri kazandırılmasında şaşırtıcı bir ilerleme kaydedildi. 2018 yılında 29 yaşında bir adam uzunluk yürüdü Bir kar motosikleti kazasından yıllarca felç geçirdikten sonra, omuriliğine yapılan birkaç darbe sayesinde koca bir futbol sahasının tamamı. Geçen yıl, omurilik stimülasyonu birkaç kişiye yardım etti sakin sularda yürüteç ve kayıkla yoğun bir şehir merkezinde dolaşmak için tamamen felçli.
Hiç şüphe yok ki omurilik stimülasyonu, bir zamanlar onarılamaz bir yaralanmayı şimdi tersine çevrilebilecek bir yaralanmaya dönüştürdü. Ancak ortaya çıkan bir soru var: neden işe yarıyor?
A Yeni bir çalışma in Tabiat sadece bize bazı ipuçları verdi. Omuriliğin yaralanmadan kurtulurken 3 boyutlu moleküler bir haritasını çıkaran ekip, eteklerinde gizemli bir nöron grubu buldu. Onlar tuhaf. Normalde, bu nöronlar yürümek için gerekli değildir. Ancak omurilik yaralanması vakalarında, birkaç elektriksel sarsıntıdan sonra aktivite ile patlarlar ve hareketlerin geri kazanılmasına yardımcı olan yeni sinir yollarında yeniden düzenlenirler.
Bu nöronların yerini saptamak sadece bilimsel bir merak değil. Nasıl çalıştıklarını anlayarak, felç için daha da karmaşık tedaviler geliştirmek için elektriksel iletişimlerinden ve içsel moleküler çalışmalarından faydalanabiliriz.
“Omurilik yaralanması olan insanlara verdiği umut miktarı inanılmaz” şuraya Çalışmaya dahil olmayan Queensland Üniversitesi'nden Dr. Marc Ruitenberg.
Dr. Araştırmaya dahil olmayan Salk Biyolojik Bilimler Enstitüsü'nden Kee Wui Huang ve Eiman Azim'in sonuçları, omurilik yaralanmasıyla mücadelenin birden fazla açıyı benimsemeyi gerektirdiğini gösteriyor: implant teknolojisini geliştirmek - önceki çabaların kalbi - sadece bir taraf. hikayenin. İyileşmenin nörobiyolojisini ayrıştırmak diğer kritik yarısıdır.
Yeni çalışma gösterir ki "Sinir sisteminin yüksek çözünürlüklü moleküler haritaları, ikincisini sağlamaya başlıyor."
Gap Bridging
Omuriliği uğultulu bir eyaletler arası otoyol olarak hayal etmeyi seviyorum. Her bölüm, vücudun farklı bölgelerine giden çok sayıda daha küçük bölgesel sinir yoluna sahiptir. Ana bilgi hattı olarak, omurilik beyinden vücudunuzun geri kalanına sinyaller iletir. Kötü bir düşüş, bir araba kazası veya bir spor yaralanması o otoyola zarar verebilir. Barikata benzer şekilde, kaslara komutlar gönderen ve duyusal geri bildirim alan elektrik trafiği artık akamaz.
Peki ya bu yol çökmelerini bir implantla yapay olarak köprüleyebilirsek?
Yaklaşık XNUMX yıl önce, bilim adamları epidural elektrik stimülasyonu (EES) adı verilen bir teknikle deneyler yapmaya başladılar. Cihaz, çok sayıda elektrottan yapılmıştır ve omuriliği içine alan ve koruyan en dış zarın hemen üzerine yerleştirilmiştir. Yaralı noktayı atlayan yapay bir köprü görevi görür. Birkaç sarsıntı, omuriliğin sağlıklı bölümlerindeki nöronları harekete geçirebilir ve yakındaki sinir yollarına sinyaller iletebilir.
Huang ve Azim, "performansta dikkate değer değişiklikler" sağlayan birkaç tedaviden biri olmasına rağmen, EES'nin birçok aksilikle karşı karşıya kaldığını söyledi. Biri, omuriliğin yürüme için gerekli kısımlarını hedefleyemedikleri için yetersiz implant tasarımıydı. Bir diğeri, omuriliği doğal elektrik darbelerini taklit edecek şekilde uyarmayan algoritmalar tarafından desteklenen bir yazılımdı. Huang ve Azim, ironik bir şekilde, bu tasarımların "iyileşmeyi destekleyen duyusal sinyalleri bozmuş olabileceğini" söyledi.
İnsanlardan Farelere
EES'in insanların felçten kurtulmasına nasıl yardımcı olduğunun özüne inmek için, yeni çalışma alışılmışın dışında bir yaklaşım benimsedi: önce felçli hastalarda bir cihazı ve stimülasyon modelini test ettiler. İyileşmelerini onayladıktan sonra ekip, iyileşmeden sorumlu hücreleri tespit etmek için benzer yaralanmalara sahip farelerde tedaviyi yeniden yarattı. Paradigma, insanlara geçmeden önce fare modelleriyle başlayan tipik araştırma işlemlerinden radikal bir ayrılmadır.
Ancak Drs liderliğindeki ekip. EPFL'de bir sinirbilim profesörü olan Grégoire Courtine ve Lozan Üniversite Hastanesi'nde (CHUV) bir beyin cerrahı olan Jocelyne Bloch'un sebepleri var. Her iki bilim insanı da felçle mücadeleye yabancı değil. lider NöroRestore programı, hastaların hareket kabiliyetini yeniden kazanmasına yardımcı olmak için omurilik implantları mühendisliğinde ön saflarda yer aldılar.
Bu çalışmada, ilk olarak şiddetli veya tam felçli dokuz kişiyi EES ile bir çalışmanın parçası olarak uyardılar. klinik deneme. Altısının bacaklarında bir his vardı; diğer üçünün hiçbiri yoktu. İki gruba implante edilmiş farklı donanımlar vardı, ilki ağrı tedavisi için uyarlanmış ve ikincisi geliştirilmişti. özellikle yürümeyi teşvik etmek için. Normal omurilik sinyallerine benzer bir stimülasyon modeli kullanan katılımcılar, ağırlıklarını desteklemek için bir robotun yardımıyla hemen yürüme yeteneklerini geliştirdiler veya yeniden kazandılar. Beş aylık daha eğitimle, yavaş yavaş kendi ağırlıklarını taşımayı öğrendiler ve hatta yardım alarak dışarıda yürüyebilirlerdi.
Ama neden? Şaşırtıcı bir şekilde ekip, fiziksel rehabilitasyonla birlikte EES'nin omuriliğin yürümeyi kontrol eden bölümleri için gereken enerjiyi azalttığını buldu. EES, omurilikteki tüm nöronları devreye sokmak yerine, hastaların tekrar yürümesine yardımcı olmak için kritik öneme sahip olan belirli bir nöron grubuna göre uyarlanıyor gibi görünüyor.
İyileşmenin Moleküler Haritası
Nedir bu gizemli nöronlar?
Daha derine inen ekip, felçli farelerde tedaviyi yeniden gerçekleştirdi (ve evet, vücut ağırlıklarını desteklemeye yardımcı olmak için özel yapım fare boyutunda bir robot içeriyordu.) İnsanlara benzer şekilde, fareler EES açıkken yürüme yeteneklerini hemen geri kazandılar. .
Ekip, iyileştikçe omurilikten örnekler aldı ve hangi genlerin aktive edildiğini görmek için 80,000 fareden alınan 24'den fazla bireysel hücrede genleri sıraladı. Lokasyon kilit noktaydı: araştırma, genleri, her bir hücrenin omurilikteki konumuna göre haritaladı ve bunlar birlikte iyileşmenin ilk moleküler haritasını oluşturdu.
Bunun bir veritabanı devi olduğunu düşünüyor olabilirsiniz. Neyse ki ekip daha önce bir makine öğrenimi algoritması geliştirmişti.m verileri analiz etmeye yardımcı olur. püf noktası waGen ifadesi profillerini farklı biyolojik durumlarda belirli hücrelerle eşleştirmek için. Belirli bir hücre popülasyonu denilen V2a durdu dışarı. Bu nöronlar, omuriliğin özellikle yürüme için önemli olan bölgesine gömülüydü ve yaralanmadan önce yürümek için gerekli olmasalar da, EES'den sonra aktiviteyle dalgalanıyor gibiydi.
V2a hücreleri, omurilik iyileşmesi için güçlü bekçilerdir. Sonraki testlerde, nöronları ışıkla kontrol etmenin bir yolu olan optogenetik kullanarak aktivitelerini düşürmek de omurilik iyileşmesini azalttı.
Huang ve Azim, "Yaralanmadan sonra beyinden girdilerini kaybeden belirli omurilik nöronlarının 'yeniden uyandırılabileceğini' veya uygun stimülasyon ve rehabilitasyon kombinasyonu verilirse hareketi eski haline getirmek için yeniden kullanılabileceğini gösteriyor" dedi.
V2a hücreleri, omurilik yaralanmalarını ve felci tedavi etmek için sihirli değnek değildir. Çalışma, EES ile aktive olan - çeşitli genetik imzalara sahip - çok sayıda başka nöron buldu. Beynin omurilik zedelenmesini atlatarak aralarındaki bağlantıyı yeniden kurması daha da derin bir muamma. Aynı nöronların diğer günlük bedensel ihtiyaçları - örneğin mesane ve bağırsak kontrolü - geri kazanmaya yardımcı olup olmadığı hala bilinmiyor, ancak ekibin çalışma listesinde bir sonraki sırada. Bu amaçla baş yazar, adında bir girişim başlattı. İLERİYE önümüzdeki iki yıl içinde yeni bir deneme başlatmak için.
Resim Kredi: geralt / 23803 görseller
