Die elektrische Stimulation des Rückenmarks ist eine vielversprechende Strategie zur Wiederherstellung der Gehfähigkeit nach einer Rückenmarksverletzung, wie neuere Studien zeigen. Bei Patienten, die von Muskelspasmen betroffen sind, sind Stimulationsprotokolle jedoch nur begrenzt wirksam. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Spastik ein unvorhersehbares Verhalten der unwillkürlichen Muskelsteifigkeit hervorruft. Dieses Symptom betrifft jedoch fast 70% der Menschen mit Rückenmarksverletzungen.
Wissenschaftler der EPFL, der Università San Raffaele und der Scuola Sant’Anna haben eine vielversprechende Methode zur Verringerung der Muskelspastizität bei Patienten mit unvollständiger Rückenmarksverletzung entdeckt. Dabei wird das Rückenmark mit einer hohen Frequenz elektrisch stimuliert, um abnormale Muskelkontraktionen zu blockieren. Durch diese Hochfrequenzbehandlung könnten Patienten mit Spastik Zugang zu Rehabilitationsprotokollen erhalten, die bisher unerreichbar waren, und zwar mit hervorragenden klinischen Ergebnissen. Die Arbeit wurde heute in Science Translational Medicine veröffentlicht.
"Wir haben herausgefunden, dass die hochfrequente elektrische Stimulation des Rückenmarks in Kombination mit der herkömmlichen niederfrequenten kontinuierlichen Stimulation während der Rehabilitation nach einer Rückenmarksverletzung wirksam ist", erklärt Silvestro Micera, Professor am Institut Neuro X der EPFL und an der Scuola Sant’Anna. Sie wirkt der Steifheit und den Muskelspasmen von gelähmten Patienten entgegen und unterstützt sie funktionell bei der Fortbewegung."
"Es handelt sich um ein sicheres und wirksames chirurgisches Verfahren, das neue Perspektiven für die Behandlung von Menschen eröffnet, die von schweren Rückenmarksverletzungen betroffen sind", erklärt Pietro Mortini, Leiter der Abteilung für Neurochirurgie und stereotaktische Radiochirurgie am IRCCS Ospedale San Raffaele (Mailand) und Professor für Neurochirurgie an der Universität Vita-Salute San Raffaele. Wir planen, die Indikationen auf verschiedene klinische Bedingungen auszuweiten, die wir in den nächsten Monaten festlegen werden. Wir sind den Patienten, die uns ihr Vertrauen geschenkt haben, zutiefst dankbar".
Durch die elektrische Stimulation des Rückenmarks werden die Motoneuronen, die für die Muskelbewegungen verantwortlich sind, indirekt erreicht. Im hinteren Teil des Rückenmarks befinden sich nämlich sensorische Neuronen, die ihrerseits mit den Motoneuronen kommunizieren. Bei Muskelspastik ist bekannt, dass dieser sensomotorische Schaltkreis hyperreaktiv ist: Das Rückenmark selbst reagiert hyperreaktiv auf Reize, was sehr gut ist, da es schnelle Reflexe ermöglicht. Normalerweise wird diese Überreaktion vom Gehirn gedämpft, indem es die motorischen Schaltkreise hemmt. Bei Patienten mit einer Rückenmarksverletzung gehen diese Botschaften des Gehirns und damit auch der Hemmungsmechanismus verloren. Durch die indirekte Stimulation der motorischen Schaltkreise konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass die Hochfrequenzstimulation ein wirksames Mittel ist, um die Hyperreaktivität zu unterdrücken, ohne dem Patienten Beschwerden zu bereiten.
Während der klinischen Versuche im Krankenhaus San Raffaele, die von Pietro Mortini und Silvestro Micera koordiniert wurden, schlug Simone Romeni, Erstautor der Studie und Forscher an der EPFL und der Università San Raffaele, vor, die Hochfrequenzstimulation zu implementieren. Er ließ sich von früheren Arbeiten inspirieren, die sich mit der Hochfrequenzblockierung (im Kilohertz-Bereich) von motorischen Schaltkreisen durch Stimulation peripherer Nerven befassten.
"Zum jetzigen Zeitpunkt können wir nur darüber spekulieren, ob die hochfrequente Kilohertz-Stimulation wie eine Blockade wirkt, die der Muskelspastik vorbeugt", sagt Silvestro Micera.
"Die klinischen Daten der beiden Patienten deuten auf die Vorteile der Hochfrequenzstimulation zur Verringerung von Muskelsteifheit und -krämpfen bei Lähmungen hin. Weitere Experimente werden erforderlich sein, um das Potenzial unseres Ansatzes zu bestätigen", schloss Pietro Mortini.
