Wissenschaftler der EPFL und des CHUV unter der Leitung von Professor Grégoire Courtine und Professorin Jocelyne Bloch haben einen wichtigen Meilenstein in der Behandlung von Rückenmarksverletzungen erreicht. Durch die Anwendung der tiefen Hirnstimulation (Deep Brain Stimulation, DBS) auf eine wenig bekannte Gehirnregion, die am Gehen beteiligt ist, den lateralen Hypothalamus (LH), verbesserte das Team bei zwei Personen mit partiellen Rückenmarksverletzungen die Erholung der Bewegungen der unteren Gliedmaßen, was ihre Unabhängigkeit und ihr Wohlbefinden erheblich verbesserte.
Letztes Jahr im Urlaub konnte ich mithilfe der Stimulation ein paar Stufen hinunter und zurück zum Meer gehen.
Wolfgang Jäger, Teilnehmer der klinischen Studie
Der 54-jährige Wolfgang Jäger aus Kappel, Österreich, sitzt seit 2006 im Rollstuhl, nachdem er bei einem Skiunfall eine Rückenmarksverletzung erlitten hatte. Durch die Teilnahme an der klinischen Studie konnte er sich selbst davon überzeugen, dass die Tiefe Hirnstimulation seine Mobilität und Unabhängigkeit wiederherstellen kann. "Letztes Jahr im Urlaub konnte ich mithilfe der Stimulation ein paar Stufen hinunter und zurück zum Meer gehen", teilte Jäger mit und beschrieb die Freiheit, die er dank der Tiefen Hirnstimulation wiedererlangt hatte. Über das Gehen hinaus hat die Therapie auch alltägliche Aufgaben verbessert. "Ich kann auch Gegenstände in den Küchenschränken erreichen", fügte er hinzu.
Die SCP ist eine etablierte neurochirurgische Technik, bei der Elektroden in bestimmte Hirnregionen implantiert werden, um die neuronale Aktivität zu modulieren. Traditionell wurde die BPS vor allem zur Behandlung von Bewegungsstörungen wie der Parkinson-Krankheit oder dem essentiellen Tremor eingesetzt, indem sie auf die für die motorische Kontrolle zuständigen Gehirnbereiche abzielte. Die Anwendung der BPS auf den lateralen Hypothalamus zur Behandlung einer partiellen Lähmung ist jedoch ein innovativer Ansatz. Durch die Konzentration auf den HL haben die Wissenschaftler von.Neurorestore einen unerwarteten, bislang unerforschten neuronalen Pfad für die motorische Erholung erschlossen.
Die in Nature Medicine veröffentlichte Studie ergab, dass die BPS nicht nur unmittelbare Ergebnisse zur Verbesserung des Gehens während der Rehabilitation erbrachte, sondern auch langfristige Verbesserungen, die selbst dann noch anhielten, wenn die Stimulation beendet wurde. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Behandlung eine Reorganisation der verbliebenen Nervenfasern förderte, die zu dauerhaften neurologischen Verbesserungen beiträgt.
Diese Forschung zeigt, dass das Gehirn eine Schlüsselrolle bei der Erholung von einer Lähmung spielt.
Grégoire Courtine
"Diese Forschung zeigt, dass das Gehirn eine Schlüsselrolle im Erholungsprozess von einer Lähmung spielt. Überraschenderweise ist es nicht in der Lage, die neuronalen Projektionen, die nach einer Rückenmarksverletzung überleben, voll auszunutzen. Hier haben wir herausgefunden, wie wir eine kleine Hirnregion, deren Rolle bei der Erzeugung des Gehens bisher unbekannt war, nutzen können, um diese verbleibenden Verbindungen zu aktivieren und die neurologische Erholung bei Menschen mit Rückenmarksverletzungen zu verbessern", erklärt Grégoire Courtine, Professor für Neurowissenschaften an der EPFL, dem CHUV und der Universität Lausanne sowie Co-Direktor des Neurorestore-Zentrums.
Grundlegende Neurowissenschaften kombiniert mit neurochirurgischer Präzision.
Der Erfolg der SCP-Therapie beruht auf zwei sich ergänzenden Ansätzen: den Entdeckungen, die durch neue Methoden in Tierstudien ermöglicht werden, und der Umsetzung dieser Entdeckungen in präzise chirurgische Techniken beim Menschen. Für den chirurgischen Eingriff verwendeten die Wissenschaftler detaillierte Scans des Gehirns, um kleine Elektroden präzise im Gehirn zu platzieren. Dieses Verfahren wurde von der Neurochirurgin Jocelyne Bloch, Professorin am CHUV, der Universität Lausanne und der EPFL sowie Co-Direktorin des Zentrums.Neurorestore, bei voll wachem Patienten durchgeführt.In diesem Moment wusste ich, dass wir Zeugen einer großen Entdeckung in der anatomischen Organisation der Gehirnfunktionen geworden waren.
Jocelyne Bloch
Nachdem die Elektrode angebracht und die Stimulation durchgeführt worden war, sagte die erste Patientin sofort: "Ich spüre meine Beine". Als wir die Stimulation erhöhten, sagte sie: ’Ich möchte laufen’. Dieses Echtzeit-Feedback bestätigte, dass wir die richtige Region angesprochen hatten, obwohl diese noch nie mit der Kontrolle der Beine bei Menschen in Verbindung gebracht worden war. In diesem Moment wusste ich, dass wir Zeugen einer bedeutenden Entdeckung in der anatomischen Organisation der Gehirnfunktionen waren", sagt Jocelyne Bloch.
Die Rolle des lateralen Hypothalamus bei der Wiederherstellung des Gehens
Die Identifizierung des lateralen Hypothalamus als Schlüsselakteur bei der motorischen Erholung nach einer Lähmung ist an sich schon eine wichtige wissenschaftliche Entdeckung, da diese Region traditionell nur mit Funktionen wie Wachheit und Ernährung in Verbindung gebracht wird. Dieser Durchbruch ist das Ergebnis einer innovativen, mehrstufigen Methodik, die mit einer anatomischen und funktionellen Kartierung des gesamten Gehirns begann, um die Rolle dieser Region beim Gehen zu bestimmen, gefolgt von Experimenten an präklinischen Modellen, um die genauen Schaltkreise zu identifizieren, die an der Erholung beteiligt sind. Schließlich führten diese Ergebnisse zu klinischen Versuchen mit menschlichen Teilnehmern und Teilnehmerinnen.Ohne diese grundlegende Arbeit hätten wir die unerwartete Rolle, die diese Region im Prozess der Wiederherstellung des Gehens spielt, nicht entdeckt.
Jordan Squair
"Dank der Grundlagenforschung, zu der auch die Erstellung detaillierter Karten der Gehirnaktivität gehörte, konnten wir den lateralen Hypothalamus bei der Wiederherstellung des Gehens identifizieren. Ohne diese Grundlagenarbeit hätten wir die unerwartete Rolle dieser Region im Prozess der Wiederherstellung des Gehens nicht entdeckt", erklärt Jordan Squair, einer der Hauptautoren der Studie.
Die fortschrittliche Bildgebungsplattform des Wyss Centers spielte bei dieser Forschung eine entscheidende Rolle, indem sie hochauflösende Bildgebungsfähigkeiten zur Verfügung stellte. Dadurch konnte das Team die anatomische und funktionelle Aktivität der Neuronen im gesamten Gehirn abbilden und so den lateralen Hypothalamus identifizieren.
