Nawet w przypadku całkowitego paraliżu kręgosłupa, rdzeń kręgowy człowieka jest w stanie stymulować mięśnie nóg za pomocą impulsów elektrycznych płynących z wszczepionego stymulatora – teza ta została już wcześniej udowodniona przez austriackich naukowców z Medycznego Uniwersytetu Wiedeńskiego. Teraz zidentyfikowali oni mechanizmy wykorzystywane przez rdzeń kręgowy do kontroli mięśni.
Naukowcy odkryli ważne mechanizmy kontroli działające podczas chodzenia.Mechanizmy te pozostają aktywne nawet w przypadku fizycznego przerwania połączeń nerwowych z mózgiem, co ma miejsce po przebytych urazach rdzenia kręgowego. Po raz pierwszy w historii medycyny udało się rozkodować wzorce aktywacji rdzenia kręgowego, które są odpowiedzialne za chodzenie.
Paraplegicy nadal mają połączenia nerwowe (tzw. centra lokomocji) poniżej miejsca urazu i to właśnie one mogą aktywować rytmiczne poruszanie się nóg.
– Udało się nam zidentyfikować niewielką ilość podstawowych wzorców, które stanowią bazę dla aktywności mięśniowej nóg i sterują cyklicznym przełączaniem się pomiędzy aktywnością a jej brakiem, a więc ruchami, które możemy kojarzyć z chodzeniem. Porównując sieć neuronów do zestawu klocków, możemy stwierdzić, że jest ona w stanie sprawić, iż rdzeń kręgowy połączy te podstawowe wzorce w jedną spójną całość zdolną do wypełnienia wymagań motorycznych – wyjaśnia Simon Danner z wydziału fizyki medycznej i bioinżynierii Uniwersytetu Medycznego w Wiedniu.
Chociaż mózg lub pień mózgowy działają jako „centra dowodzenia”, złożone wzorce motoryczne są generowane przez połączenia nerwowe w rdzeniu kręgowym. Te centra lokomocji występują w większości gatunków kręgowców. Dobrze znanym przykładem ilustrującym działanie tego mechanizmu odpowiedzialnego za przesyłanie sygnałów przez rdzeń kręgowy nawet w przypadku zerwania połączenia z mózgiem jest pozbawiony głowy kurczak, który potrafi biegać po podwórku. Nawet po utracie kontroli przez mózg, rdzeń kręgowy przesyła sygnały motoryczne do nóg i/lub skrzydeł.
Odkrycie wiedeńskich naukowców może doprowadzić do stworzenia nowych wzorców rehabilitacyjnych nakierowanych na wykorzystanie połączeń neuronowych, które pozostają aktywne pomimo wypadku i paraliżu będącego jego skutkiem, poprzez ich elektryczną stymulację. Daje to nadzieję na stworzenie metod terapeutycznych umożliwiających chociażby częściowe odzyskanie władzy w kończynach u osób dotkniętych paraliżem.
Dokładny sposób stymulacji połączeń nerwowych zależy od indywidualnych czynników związanych z profilem urazu każdego pacjenta i będzie przedmiotem dalszych badań. Aby je umożliwić, naukowcy z Uniwersytetu Medycznego w Wiedniu stworzyli unikalną, nieinwazyjną metodę stymulacji rdzenia kręgowego, opartą na systemie elektrod przymocowanych do powierzchni skóry. Dzięki temu można uzyskać łatwy dostęp do połączeń nerwowych rdzenia kręgowego poniżej miejsca urazu, nie narażając pacjentów na ewentualne efekty uboczne wynikające z zabiegu chirurgicznego.
Źródło: www.sciencedaily.com