Hypothalamic DBS-terapi förbättrar återhämtningen av nedre extremitetsrörelser efter ryggmärgsskada

Hypothalamic DBS-terapi förbättrar återhämtningen av nedre extremitetsrörelser efter ryggmärgsskada

Forskare från EPFL och Lausanne University Hospital (CHUV), ledda av professorerna Grégoire Courtine och Jocelyne Bloch, har nått en stor milstolpe i behandlingen av ryggmärgsskada (SCI). Genom att tillämpa djup hjärnstimulering (DBS) på ett oväntat område i hjärnan – den laterala hypotalamus (LH) – förbättrade teamet återhämtningen av nedre extremitetsrörelser hos två personer med partiell SCI, vilket avsevärt förbättrade deras autonomi och välbefinnande.

Wolfgang Jäger, en 54-åring från Kappel, Österrike, har suttit i rullstol sedan 2006. När han deltog i den kliniska prövningen såg han på egen hand hur djup hjärnstimulering kunde återställa hans rörlighet och självständighet. "Förra året på semestern var det inga problem att gå några steg ner och tillbaka i havet med stimulansen", delade Jaeger och beskrev den nyfunna friheten som DBS har gett honom. Utöver att gå har terapin förbättrat vardagliga sysslor. "Jag kan också nå saker i mina skåp i köket," tillade han.

DBS är en etablerad neurokirurgisk teknik där elektroder implanteras i specifika hjärnregioner för att modulera neuronaktivitet. Traditionellt har DBS använts för att behandla rörelsestörningar som Parkinsons sjukdom och tremor genom att rikta in sig på områden i hjärnan som ansvarar för motorisk kontroll. Att tillämpa DBs på den laterala hypotalamus för att behandla partiell förlamning är dock ett nytt tillvägagångssätt. Genom att fokusera på LH är forskarna vid. Neurorestore slog in på en oväntad neural bana som tidigare inte hade övervägts för motorisk återhämtning.

I studien publicerad inaturmedicin,DBS visade inte bara omedelbara resultat när det gäller att förlänga promenader under rehabilitering, utan patienterna visade också en långsiktig förbättring som kvarstod även när stimulering avstängd. Dessa resultat tyder på att behandlingen främjade omorganisation av kvarvarande nervfibrer, vilket bidrog till varaktiga neurologiska förbättringar.

Denna forskning visar att hjärnan behövs för att återhämta sig från förlamning. Överraskande nog kan hjärnan inte fullt ut utnyttja de neuronala projektionerna som överlever efter en ryggmärgsskada. Här upptäckte vi hur man använder en liten del av hjärnan som inte var känd för att vara inblandad i att producera promenader för att balansera dessa återstående kopplingar och öka neurologisk återhämtning hos personer med ryggmärgsskador. "

Grégoire Courtine, professor i neurovetenskap vid EPFL, Lausanne University Hospital (CHUV) och en Unil och meddirektör för Neurorestore Center

Grundläggande neurovetenskap kombinerat med neurokirurgisk precision

Framgången för denna DBS-terapi hängde på två kompletterande tillvägagångssätt: upptäckter som möjliggjordes av nya metoder i djurstudier och översättningen av dessa upptäckter till exakta kirurgiska tekniker hos människor. För operationen använde forskarna detaljerade hjärnskanningar för att styra de exakta placeringarna av små elektroder in i hjärnan, utförda av Bloch i Chuv medan patienten var helt vaken.

"När elektroden var på plats och vi applicerade stimuleringen sa den första patienten omedelbart: "Jag känner mina ben." När vi ökade stimulansen sa hon: 'Jag har lust att gå!' Denna realtidsfeedback bekräftade att vi riktade in oss på rätt region, även om den regionen aldrig hade varit associerad med benkontroll vid det ögonblicket. ” säger Bloch, neurokirurg och professor vid Lausanne University Hospital (CHUV), UNIL och EPFL och meddirektör för .neurorestore-centret.

Den laterala hypotalamus roll vid återhämtning från gång

Identifieringen av LH som en viktig aktör i motorisk återhämtning efter förlamning är i sig en viktig vetenskaplig upptäckt, eftersom denna region traditionellt bara har förknippats med funktioner som upphetsning och matning. Detta genombrott uppstod från utvecklingen av en ny flerstegsmetodik som började med anatomisk och funktionell kartläggning av hela hjärnan för att bestämma denna regions roll vid promenader, följt av experiment i prekliniska modeller för att identifiera de exakta kretsarna som är involverade i återhämtning. I slutändan ledde dessa resultat till kliniska prövningar på mänskliga deltagare.

"Det var grundforskning genom skapandet av detaljerade hjärnomfattande kartor som gjorde det möjligt för oss att identifiera den laterala hypotalamus vid återhämtning till fots. Utan detta grundläggande arbete skulle vi inte ha avslöjat den oväntade roll som denna region spelar i återhämtning från gång," säger Jordan Squair, en huvudförfattare till studien.

Den avancerade avbildningsplattformen vid WYSS Center spelade en avgörande roll i denna forskning genom att tillhandahålla högupplösta bildbehandlingsmöjligheter som gjorde det möjligt för teamet att avbilda den anatomiska och funktionella aktiviteten hos neuroner i hela hjärnan, vilket möjliggör identifiering av den laterala hypotalamus.

Kombinera DBs med spinalimplantat för förbättrad återhämtning

Dessa anmärkningsvärda resultat banar väg för nya terapeutiska tillämpningar för att förbättra återhämtningen från SCI. Framtida forskning kommer att utforska integrationen av DB med andra teknologier, såsom: B. Spinalimplantat, som redan har visat sin potential att återställa rörelse efter SCI. "Att integrera våra två tillvägagångssätt - hjärn- och spinalstimulering - ger patienter med ryggmärgsskada en mer omfattande återhämtningsstrategi", säger Courtine.

Källor: