Dankzij elektrische stimulatie van het ruggenmerg konden negen mensen met een verlamd onderlichaam weer enigszins lopen. Onderzoekers hebben nu ontdekt welke neuronen verantwoordelijk zijn voor dit herstel.
Eerder dit jaar hebben negen mensen met verschillende graden van verlamming van het onderlichaam weer achter een rollator leren lopen. Dat konden ze dankzij langdurige elektrische stimulatie van het aangetaste deel van hun ruggenmerg. Nu hebben onderzoekers de neuronen geïdentificeerd die vermoedelijk helpen het loopvermogen na een verlamming te herstellen.
Elektrische stimulatie van het ruggenmerg wordt vaak ingezet om pijn te verlichten bij mensen met een dwarslaesie. De methode kan daarnaast ook het loopherstel versnellen. ‘Wanneer je loopt, wordt je ruggenmerg gewoonlijk geactiveerd door elektrische signalen uit de hersenen. Die methode bootsen we na door de juiste plek van het ruggenmerg op het juiste moment met elektrische signalen ertoe aan te zetten de beenspieren te laten bewegen’, zegt neurowetenschapper Jocelyne Bloch van de Universiteit van Lausanne in Zwitserland.
‘Bij mannen ruikt het meer naar kaas, bij vrouwen naar ui’: verrassende verhalen over microben
Ze zitten op je neus, op je bord, in je darmen, onder je voeten. Te klein om met het blote oog te zien, met oneindig veel en ...
Blijvende herbedrading
Blochs team implanteerde een elektrisch apparaat in het ruggenmerg van negen mensen die allemaal in ongeveer hetzelfde deel van dat ruggenmerg letsel hadden. Zes van de deelnemers hadden wel enig gevoel in hun benen, maar konden die niet of nauwelijks bewegen. De overige drie konden hun benen helemaal niet voelen of bewegen.
Met het apparaat werd het ruggenmerg van de deelnemers elektrisch gestimuleerd. Het patroon en de precieze locatie van de pulsen werd via kunstmatige intelligentie voor elke patiënt persoonlijk bepaald. Vervolgens werd de deelnemers gevraagd in zes minuten zo ver mogelijk te lopen. Met behulp van een rollator konden ze dankzij de elektrische stimulatie per persoon gemiddeld bijna 25 meter lopen.
Gedurende de volgende vijf maanden bleven de deelnemers de elektrische stimulatie tot vijf keer per week ontvangen. Deze sessies gingen gepaard met gerichte fysiotherapie. Aan het eind van die periode konden ze in zes minuten gemiddeld 50 meter lopen.
Vier van de deelnemers konden op dat moment zelfs zonder voorafgaande elektrische stimulatie lopen. Dat wijst erop dat de therapie een blijvende herbedrading van de ruggenmergneuronen teweegbrengt.
Muizen
Om beter te begrijpen hoe dit gebeurt, veroorzaakten de onderzoekers ruggenmergletsel bij muizen. Daarbij verlamden ze de achterpoten van de diertjes. Daarna implanteerden ze een apparaatje in de muizen dat elektrische impulsen gaf aan hun ruggengraat. Dat leidde tot een verbeterd loopvermogen.
Vervolgens bestudeerden de onderzoekers bij de muizen de genactiviteit van de neuronen op de plaats van het ruggenmergletsel. Daaruit bleek dat een bepaald type neuron na elektrische stimulatie actiever werd.
Tot slot gebruikten de onderzoekers een genetisch hulpmiddel dat via licht wordt aangestuurd. Daarmee konden ze de neuronen die verband houden met het loopherstel uitschakelen en weer activeren. De gerevalideerde muizen bleken alleen te kunnen lopen als de neuronen waren ingeschakeld.
Grote stap
‘Na een dwarslaesie kamp je met chaotische activiteit van veel neuronen die allemaal proberen te functioneren’, zegt Bloch. ‘De elektrische revalidatie reorganiseert het netwerk van hersencellen. Je verhoogt de activiteit van een specifiek type cel, terwijl alle andere cellen niet geactiveerd worden.’
De onderzoekers ontdekten ook dat het uitschakelen van deze neuronen bij muizen die niet verlamd waren weinig effect had op hun loopvermogen. ‘Deze cellen zijn belangrijk voor het loopherstel van muizen met een verlamming. Maar als we ze uitschakelen bij gezonde muizen zonder letsel, heeft dat nauwelijks invloed op hun loopvermogen’, zegt Bloch.
‘De identificatie van een herstel-organiserend celtype is een grote stap voorwaarts in ons begrip van de mechanismen die ten grondslag liggen aan revalidatie door elektrische stimulatie’, schrijven neurobiologen Kee Wui Huang en Eiman Azim van het Salk Institute for Biological Studies in Californië in een begeleidend opinieartikel in Nature. In de toekomst zou manipulatie van deze neuronen nieuwe manieren kunnen opleveren om het loopvermogen na verlamming te verbeteren, schrijven ze.
