Hypothalamische Tiefenhirnstimulation stellt das Gehen nach Rückenmarksverletzung wieder her

Neurowissenschaftler entdecken einen Weg zur Wiederherstellung der Mobilität, die Nutzung der tiefen Hirnstimulation, um Schlüsselneuronen zu aktivieren und die Wiederherstellung bei Personen mit Rückenmarksverletzungen zu ermöglichen.

Eine aktuelle Naturmedizin Die Studie identifiziert Neuronen im lateralen Hypothalamus, die therapeutisch darauf ausgerichtet sein können, die Gehähigkeiten nach Rückenmarksverletzungen (SCI) zu verbessern.

Die Auswirkungen von SCI auf das Gehen

SCI schädigt Kommunikationswege zwischen dem Gehirn und den Neuronen im Lumbalrückenmark, das aktiviert werden muss, um das Gehen zu ermöglichen. Diese neuronale Störung führt zu verschiedenen Lähmungsgraden und beeinträchtigt motorische Funktionen.

Während des unvollständigen SCI stellt das Gehirn einen ausreichenden Grad an neuronaler Kommunikation wieder her, um die spontane, aber teilweise Gehsträhne zu erleichtern. Obwohl mehrere Studien verschiedene Gehirnregionen identifiziert haben, die das Gehen ohne Verletzungen kontrollieren, bleiben die Funktionen dieser Regionen nach SCI unklar. Darüber hinaus ist es wichtig, die Möglichkeit anderer potenzieller Bergungsregionen zu bestimmen, die effektiv zur Erholung der Gehsträhne beitragen.

Über die Studie

Kürzlich optimierten die Neurowissenschaftler Gregoire Courtine, Jocelyne Blochm und ihre Kollegen die dreidimensionale (3D) immunnoleino-fähige dreidimensionale (3D) Bildgebung von mit Lösungsmittel angeklagten Organen (IDISCO+), um die Kennzeichnung von CFOs mit Ganzhirn zu erreichen, ein Marker für neuronaler Aktivität-induziertes Transkription. Hochauflösende Klarheit-optimierte Lichtblattmikroskopie (COLM) erleichterte den Nachweis des CFOS-Signals.

Neurowissenschaftler kartierten die Gehirnaktivität von Mäusen während einer Erholungsphase mit SCI. Diese Strategie harmonisierte die Quantifizierung des gesamten Gehirns von transkriptionell aktiven und rückenmarkprojektierenden Neuronen während der spontanen Wiederherstellung des Gehens nach unvollständigem SCI.

Ein Atlas, das die hirnweite räumliche, transkriptionell aktive und rückenmarkprojektierende Neuronen umfasst, die an der Erholung des Gehens nach unvollständigem SCI konstruiert wurden. Um neuronale Projektionen zu kartieren, wurde ein G-Protein-Mangel-Tollwutvirus, das fluoreszierende Proteinmarker kodiert, in die Lumbalregion des ipsilesionalen Rückenmarks unterhalb der Verletzung infundiert. Der Atlas wurde unter Verwendung von unverletzten Mausgehirnen mit CFOSON -Zellen in Regionen des Gehirns validiert.

Die aktuelle Studie stellte die Hypothese auf, dass die Befragung dieses Atlas dazu beitragen könnte, die Gehirnregionen und Neuronen zu erkennen, die zur spontanen Wiederherstellung des Gehens nach unvollständigem SCI beitragen. Daher könnten diese Regionen therapeutisch darauf ausgerichtet sein, die Erholung zu erweitern.

Studienergebnisse

Zwölf unverletzte und verletzte Mausgehirne wurden untersucht, um den Prozess der spontanen Erholung von SCI zu erfassen. Die Befragung des Atlas führte zur unerwarteten Identifizierung einer Gruppe von Neuronen im lateralen Hypothalamus (LH), das als glutamatergische Neuronen (LHVGLUT2) bezeichnet wurde und bei der spontane Erholung beim Gehen nach SCI eine wichtige Rolle spielt. Frühere Studien haben die LH -Funktion als mit Emotionen, Erregung und Motivation in Verbindung gebracht.

Neuronale Populationen, die sich im LH befinden, exprimieren entweder den exzitatorischen Neurotransmitter SLC17A6 (VGLUT2) oder den inhibitorischen Neurotransmitter SLC32A1 (VGAT). In der aktuellen Studie wurde getestet, ob LHVGLUT2- oder LHVGAT -Neuronen nach einer lateralen Hemisektions -SCI zur spontanen Wiederherstellung von Mäusen bei Mäusen beigetragen haben.

Die Photostimulation ermöglichte die Aktivierung von LHVGLUT2 -Neuronen, die verbesserte Gausendefizite verbesserten, die auch nach der spontanen Wiederherstellung des Gehens bestanden. Höhere Photostimulationsfrequenzen erhöhten proportional die relative Erleichterung des Gehens, wie durch starke Sprünge bei verletzten Mäusen nach Exposition gegenüber hohen Photostimulationsfrequenzen gezeigt wurde.

Vergleichsweise störte eine optogenetische Inaktivierung von LHVGlut2 -Neuronen die Erholung beim Gehen nach SCI.

Verbesserungen beim Gehen nach Aktivierung von LHVGlut2 -Neuronen bei Mäusen mit Contusionsci wurden auf indirekte neuronale Relais zurückgeführt. Insbesondere leiten LHVGLUT2 -Neuronen synaptische Kontakte mit dem Neuron des ventralen Gigantozellulärkerns (VGI), der Restprojektionen unterhalb der Contusionsci behielten. Die vgivGlut2 -Neuronen erhalten eine erhebliche Menge direkter synaptischer Projektionen aus dem Motorcortex und LH, was aktiv Informationen von LHVGlut2 weitergeben könnte.

Die tiefe Hirnstimulationstherapie des LH (DBSLH) verbesserte sofort und verbessert das Gehen bei Mäusen und Ratten mit SCI durch Reorganisierung der verbleibenden lumbalen terminierenden Projektionen aus Hirnstammneuronen.

Danach wurde eine klinische Pilotstudie durchgeführt, um DBSLH bei zwei menschlichen Patienten mit chronischen unvollständigen SCI zu bewerten, die sich auf Hilfsmittel verlassen hatten. Bei beiden Patienten verbesserte DBSLH die Bewegung der Unterkörper und die Geheinung während 10-Meter- und sechsminütiger Wandertests und führte nicht zu schwerwiegenden unerwünschten Ereignissen.

Schlussfolgerungen

Das Target der LH mit einer tiefen Hirnstimulation hat das Potenzial, die Gehfähigkeit von Personen mit SCI sofort zu verbessern. In Zukunft müssen große Studien durchgeführt werden, um die Sicherheit und Wirksamkeit von DBSLH weiter zu bewerten und zu bestimmen, wie diese Behandlung zu Veränderungen des psychologischen Status, des Körpergewichts, der hormonellen Profile und der autonomen Funktionen führen kann.

Quellen: