• Wednesday July 17,2019

Implan Elektro Membantu Pesakit Lumpuh Kembali Ke KakiNya

Anonim

Rob Summers, yang mengalami kecederaan saraf tunjang pada tahun 2006, menyokong beratnya sendiri dengan bantuan implan elektrod terkawal. Beliau bekerja dengan penyelidik di University of Louisville menuju pemulihan penuh.

Dan Kering / Universiti Louisville

Rob Summers berdiri. Dua kaki di atas tanah, kaki lurus, pinggang kuasa dua. Dia telah melakukannya beribu-ribu kali sebelum - dari tempat tidur di pagi hari untuk berlatih dengan pasukan baseball yang memenangi kejohanan kejohanannya, atau dari sofa untuk mendapatkan makanan ringan.

Yang paling mengesankan, dia berdiri pada malam Julai 2006 untuk berjalan keluar dari pintu dan ke kereta yang diletakkan di jalan di Portland, Ore. Berdiri di sebelah Ford Explorer, dia melihat lampu kenderaan lain menghampiri dari belakang. Ia datang cepat - terlalu cepat.

Sebelum dia dapat keluar dari jalan, kereta itu melemparkannya ke tanah, dan pemandu itu melarikan diri dari adegan yang mengerikan: Musim panas berbaring di asfalt di sekelompok darah, mangsa yang melanda dan lari yang terputus sambungan antara otak dan saraf tunjang dan melumpuhkannya dari dada ke bawah.

Cepat tiga tahun setengah: Summers berusia 23 tahun berdiri lagi. Dia berada di makmal, disambungkan ke wayar dan sensor, dan dikelilingi oleh doktor dan pembantu penyelidik. Dia adalah pesakit pertama dalam eksperimen yang telah benar-benar hebat.

Apabila Summers membuatnya semula, Reggie Edgerton, ahli neurobiologi di University of California di Los Angeles, menunggu dengan tenang di dekatnya. Seperti yang dijangka Edgerton, pelbagai elektrod yang ditanam oleh para penyelidik di bahagian bawah bawah Summers beberapa minggu sebelum ini secara berkesan mengaktifkan semula anggota Summers dengan memulihkan hubungan semula jadi antara otot dan sistem saraf, yang mengeluarkan perintah untuk bergerak. Dengan hanya sedikit elektrik yang mengalir ke dalam saraf tunjang bawahnya, otot Summers tahu apa cara untuk berfungsi - tanpa sebarang input dari otak.

Selama bertahun-tahun, para saintis telah mengandaikan bahawa saraf tunjang tidak lebih dari satu talian telefon yang dimuliakan membawa mesej ke dan dari otak. Kebijaksanaan yang diterima umum adalah bahawa otak memberikan arahan untuk gerakan, dari sukarela "mengangkat bola" ke "tidak sengaja", melepaskan taktik tajam itu. "

Memotong tali tunjang telefoni melalui sistem dengan memotong sepenuhnya, atau sebahagiannya, bermakna bahawa mesej dari pusat kawalan tidak dapat turun ke seluruh badan. Lumpuh adalah akhir perbualan itu; tali boneka telah dipotong.

Tetapi selama empat dekad, dan melalui berpuluh-puluh eksperimen, Edgerton dan rakan-rakannya telah menunjukkan bahawa saraf tunjangnya pintar dengan cara yang sama otak pintar: Ia boleh, dengan sendiri, mengesan maklumat deria dan menghantar isyarat yang mengawal cara kita bergerak. Apabila Edgerton menyaksikan Summers berdiri tegak, dekad penyelidikan datang.

Ahli neurobiologi Reggie Edgerton bekerja di makmalnya di University of California di Los Angeles untuk mencari cara untuk membawa pergerakan kembali kepada pesakit yang mengalami kecederaan saraf tunjang.

Rene Macura

Membuat Sambungan

Ia adalah tahun 1942 apabila Reggie Edgerton, umur 2 tahun, mengalami lumpuh kanak-kanak, penyakit yang lebih dikenali hari ini sebagai polio. Ia adalah jangkitan virus yang menetap di kord rahim dan otak dan menyerang neuron, atau sel saraf, yang bertanggungjawab untuk pergerakan. Pada tahun 1955, 13 tahun terlambat untuk Edgerton, Amerika Syarikat memulakan penggunaan vaksin polio baru yang meluas yang akhirnya akan menghalang berjuta-juta kanak-kanak daripada mengidap polio dan menderita akibatnya.

Hari ini, Edgerton membawa hanya jejak fizikal kecil dalam pertarungan zaman kanak-kanak ini, di lengan kiri yang sedikit terbelakangnya. Tetapi sukar untuk tidak melihat pengaruh - tidak sedarkan diri, dia berpendapat - pengalaman yang telah dilakukan Edgerton dalam usaha lama untuk membantu berjalan lumpuh.

Kerja-kerja itu bermula pada pertengahan 1970-an, ketika Edgerton, kemudian mempelajari cara menguatkan otot, mengetahui para saintis Swedia mengesan gerakan berjalan dan berdiri secara langsung pada isyarat saraf dari tulang belakang yang lebih rendah. Pucuk pucuk pucuk pucuk pucuk pucuk pucuk pucuk pucuk pucuk pucuk pucuk pucuk kimia, kucing uji biasa untuk mempelajari lokomotif.

Grillner telah memusnahkan spin kucing, menjadikan mereka lumpuh, dan kemudian menyuntikkannya dengan asid amino yang dipanggil L-dopa, secara rutin digunakan untuk merawat penyakit Parkinson - gangguan neurodegeneratif sistem saraf pusat yang dicirikan oleh gejala motor.

Mekanisme tepat di belakang isyarat L-dopa masih belum difahami sepenuhnya, tetapi satu perkara yang jelas: Adalah berkesan untuk mendapatkan saraf tunjang untuk menghantar isyarat kimia yang merangsang kucing 'kaki yang tidak bergerak lagi - dan bukan hanya pada lutut- jerk respon automatik, tetapi dalam corak ritma yang lebih rumit, seperti rhythmic. Gerakan, Grillner ditentukan, diaktifkan oleh penembakan interneurons - sel saraf yang menyambungkan neuron sensori ke neuron motor - dalam korda tulang belakang yang lebih rendah.

Edgerton mengambil sabbatical enam bulan pada tahun 1976 untuk mengkaji internèt ini dengan Grillner. Masih bekerja dengan kucing di L-dopa, Grillner dan Edgerton menyiasat kord tulang belakang haiwan dengan elektrod kaca kecil. Ia adalah kerja yang teliti, tetapi pengukuran aktiviti elektrik akhirnya membenarkan para saintis memetakan lokasi beberapa interneuron tertentu yang memberitahu otot kaki lumpuh untuk bergerak.

Dalam satu lagi kajian, pasukan Grillner memotong tali kucing tulang belakang sejurus selepas kelahiran. Namun dengan masa dan latihan, anak kucing dapat berjalan semula di atas treadmill, tanpa sebarang stimulasi L-dopa atau elektrod. Menggerakkan anak kucing melalui gerakan melangkah berulang kali seolah-olah membantu mereka mendapatkan semula pergerakan. "Sekiranya kecederaan berlaku lebih awal selepas kelahiran, terdapat kemungkinan pemulihan yang lebih besar, " jelas Edgerton. Sistem saraf neonatal mempunyai beberapa kebolehan yang unik untuk diperbaiki. "

Itu membuatnya tertanya-tanya: Adakah orang dewasa dengan kecederaan tulang belakang yang lengkap, yang badannya sembuh kurang mudah, pernah dapat pulih? Adakah masih mungkin untuk melatih tali tulang belakang mereka untuk belajar bagaimana untuk berjalan semula? "Apabila saya kembali ke UCLA, " Edgerton berkata, "Saya ingin memberi tumpuan sepenuhnya kepada isu ini."

Pada tahun 1978, kembali ke makmalnya di UCLA, Edgerton memulakan satu siri percubaan pada kucing dewasa yang kord tulang belakang dipotong. Dengan torsos mereka merosot ke dalam rompi kecil melekat pada bar, kucing yang lumpuh ditempatkan dengan kaki belakang mereka di atas treadmill. Dengan treadmill dihidupkan, kaki-kaki kaki kucing pergi berlari sepanjang. Hebatnya, neuron motor masih tahu cara menghantar pesanan berjalan kaki. Edgerton menyimpulkan bahawa isyarat deria berjalan kaki dari berat pada kaki, bukannya dari otak.

Lain-lain di lapangan mencatatkan hasil ini kepada refleks, sama seperti gerakan sukarela yang berlaku apabila doktor mengetuk lutut anda. Tetapi pada akhir 1980-an, farmakologi maju membolehkan Edgerton membuktikan mereka salah: Untuk berbuat demikian, dia menyuntikkan kucing yang lumpuh dengan strychnine, toksin yang biasa digunakan dalam racun tikus.

Strychnine blok glisin, asid amino yang menghalang fungsi saraf di batang otak dan kord rahim. Dengan perisai gliserin hilang, aktiviti saraf meningkat. Dalam masa setengah jam, kucing yang telah lumpuh selama tiga bulan mula berjalan seolah-olah tali tulang belakang mereka utuh - ini bukanlah kesan refleks.

"Kami menunjukkan bahawa kord rahim boleh belajar jika anda mendedahkannya kepada paradigma latihan, " kata Edgerton. "Latihan ini memberi rangsangan. Jika anda berhenti melatihnya, ia terlupa bagaimana untuk melangkah. "

Pada awal 1990-an, Edgerton dan pasukannya memutuskan untuk melihat sama ada mereka boleh mengajar saraf tunjang manusia beberapa pelajaran juga. Subjek mereka adalah pesakit dengan kecederaan saraf tunjang sebahagian dan lengkap. Hanya mereka yang mengalami kecederaan separa menunjukkan peningkatan dengan terapi fizikal, termasuk latihan kaki yang dibantu secara tetap dan latihan berpandu pada treadmill.

Ramai yang akhirnya mendapat kawalan sukarela dari otot kaki mereka, berdiri dan berjalan sendiri. Latihan itu, penyelidik menganggap, membina sambungan antara otak dan saraf tunjang, kebangkitan, atau bahkan regrowing, litar saraf lokomotif pesakit yang cedera telah hilang.

Seorang pelajar siswazah UCLA yang bekerja dengan Reggie Edgerton menjalankan eksperimen elektrod
pada tikus yang tulang belakangnya terputus.

Rene Macura

Berwayar untuk Pergerakan

Edgerton mahu melatih tali tulang belakang pesakitnya yang lumpuh sepenuhnya juga. Dia tahu mereka memerlukan sesuatu yang lebih daripada sekadar terapi fizikal. Barangkali rangsangan elektrik langsung dari saraf tunjang, dia menganggap, hanya melakukan terapi fizikal semata-mata.

Untuk menguji idea itu, dia memotong tali tulang belakang dengan tikus makmal putih yang berwarna merah, dan menyebabkan mereka lumpuh dari kaki belakang mereka. Kemudian pasukannya melekatkan elektroda kecil ke tempat yang mempunyai beberapa vertebra lebih tinggi daripada ekor, di atas membran yang berada di atas saraf tunjang. Tikus-tikar berwayar diletakkan di dalam pelana seperti rompi di atas treadmill dan, melalui sistem wayar dan pengawal yang disambungkan ke elektrod, dilepaskan dengan arus elektrik.

Strategi ini berfungsi: Dengan kekerapan elektrik yang betul (biasanya 40 hertz), elektrod dapat merangsang kaki tikus lumpuh untuk berjalan seolah-olah tali tulang belakang mereka tidak pernah dihiris dengan separuh. "Dengan latihan yang mencukupi, tikus boleh bergerak ke depan, ke belakang dan ke tepi dengan pelbagai kelajuan, " jelas Edgerton.

Pergerakan melangkah berhenti apabila elektroda dimatikan, kaki belakang tikus lumpuh ini menyeret sekali lagi pada treadmill yang bergerak. Dari masa ke masa, dengan latihan yang ketat, tikus dapat berjalan lagi selagi elektroda dihidupkan.

Disokong oleh kejayaan percubaannya, Edgerton merasakan dia mungkin bersedia menggunakan implan elektrod untuk membantu manusia juga. Pada masa itu, Edgerton juga berkhidmat dalam lembaga yang menjadi Yayasan Christopher dan Dana Reeve, kumpulan penyelidikan dan bantuan lumpuh pelakon Superman lewat yang lumpuh dari leher ke bawah selepas kemalangan menunggang kuda pada tahun 1995.

Pada tahun 2000, Reeve mendengar tentang usaha Edgerton untuk melatih semula tulang belakang untuk berjalan, dan dia menyatakan minatnya untuk melawat makmalnya. Edgerton dan pasukannya menunjukkan Reeve beberapa kerja treadmill dan elektrod yang mereka lakukan dengan tikus, kucing dan manusia.

"Dan kemudian kami bertanya kepadanya jika dia mahu cuba berdiri di atas treadmill. Dan tentu saja dia melakukannya, "kata Edgerton. "Dia segera menjadi peminat yang besar." Terdapat alat tenunan di atas treadmill untuk menyokong badannya, dan ahli terapi fizikal mengawal setiap kaki sementara treadmill bergerak. Berada dalam kedudukan yang tegak, Edgerton berkata, "adalah masa yang menarik untuknya."

Melihat kerja elektroda yang menjanjikan pada tikus juga mengesankan Reeve. Pada tahun-tahun selepas lawatan itu, yayasannya memberikan kira-kira $ 4 juta kepada makmal Edgerton untuk mencari cara untuk melatih pesakit manusia dengan kecederaan saraf tunjang lengkap untuk berjalan lagi.

Reeve, yang meninggal dunia pada tahun 2004, teruja melihat perkembangan yang dilakukan oleh salah seorang bekas postdoc Edgerton, pakar neurosisi Susan Harkema. Harkema melakukan banyak kerja di University of Louisville di Kentucky, di mana dia telah membangunkan rawatan manusia untuk kecederaan saraf tunjang lengkap, menggunakan stimulasi elektrod dan strategi pembedahan yang sama Edgerton digunakan dengan tikus bermata merah.

Fluoroskopi pasca operasi menunjukkan pelbagai elektrod dan neurostimulator yang ditanam di Rob Summers.

Susan Harkema / Universiti Louisville Hospital / Institut Pemulihan Frazier / The Lancet

Dengan niat untuk menyalurkan elektrik terus ke tulang belakang manusia, Harkema menimbulkan semula peranti perubatan yang pada asalnya direka untuk menahan rasa sakit. Peranti, yang terdiri daripada 16 elektrod yang dibungkus dalam pelbagai kecil beberapa sentimeter yang panjang, akan ditanam melalui pembedahan ke bahagian bawah belakang pesakit, hanya di atas dura - paling banyak tiga lapisan membran yang mengelilingi saraf tunjang.

Wayar akan membawa dari array ke peranti neurostimulator kecil dan segi empat tepat yang dibungkus caj. Ini akan ditanam di bawah kulit di bahagian bawah. Sama seperti peranti Edgerton mengaktifkan sistem tikus 'saraf, peranti yang boleh dicas semula dan boleh diprogramkan oleh Harkema akan memberitahu elektrod yang disambungkan kepada dura berapa elektrik yang digunakan untuk neuron di korda tulang belakang yang rendah, dan berapa kerap.

Apabila neuron tersebut dipecat, mereka akan ingat bagaimana untuk berkomunikasi antara satu sama lain, dan dengan otot juga. Dari masa ke masa dan dengan latihan, pesakit yang telah kehilangan hubungan antara saraf tunjang dan otak akan menggunakan kawalan jauh untuk menyampaikan arahan sedar kepada peranti itu.

Tetapi sebelum teknik ini dapat maju, Edgerton dan Harkema memerlukan persetujuan pesakit dan FDA.

Off the Bench

Selepas kecederaannya, Summers, yang masih seorang peminat hati, mula melakukan penyelidikan sendiri untuk mencari program terapi tunjang tulang belakang yang menekankan latihan berasaskan latihan. Pada tahun 2007, beliau bertemu dengan Harkema dan berpindah ke Louisville.

Menjelang tahun 2009, karya Edgerton telah menunjukkan janji yang cukup untuk FDA untuk meluluskan permintaan Harkema dan beliau untuk melakukan satu set eksperimen manusia dengan peranti elektrod. Subjek ujian perlu mempunyai saraf tunjang yang terputus, tanpa aktiviti motor di bawah pinggang. Dan mereka perlu dapat melakukan banyak eksperimen fizikal yang panjang dan berpotensi melelahkan untuk cuba meniru kejayaan Edgerton dalam tikusnya.

Subjek akan menghabiskan berjam-jam di atas treadmill, hanya untuk memastikan tidak ada peluang pemulihan dengan latihan fizikal sahaja. Ketegangan yang terlibat memerlukan seseorang yang mempunyai kekuatan dan ketekunan. Summers, bekas atlet kolej, sangat sesuai.

Harkema dan pasukannya mula-mula bekerja dengan Summers mengenai latihan lokomotif, tanpa rangsangan elektrik. Seperti yang dijangkakan, tidak ada peningkatan dalam kemampuan Summers untuk berdiri atau bergerak di bawah tahap kecederaan saraf tunjangnya.

Pada akhir tahun 2009, pasukan Harkema dan Edgerton menanam susunan elektrod secara terus menerusi Summers dura. Peranti neurostimulator dan mekanisme kawalan jarak jauh masih bergejolak seperti tumpukan kecil kartu nama di sebelah kanan bawah punggungnya.

Beberapa minggu selepas pulih dari pembedahan, Summers tiba di makmal, mengharapkan proses yang panjang dan bermula. Tetapi pada percubaan pertama untuk berdiri, pelbagai elektrod mendapat neuron Summers bercakap. Seorang penyelidik menghidupkan neurostimulator. Dibungkus ke dalam abah-abah dan dipasang pada sensor, Summers diturunkan di atas treadmill.

Ketika kakinya tersentak dan badan bawahnya mula merasakan berat badannya, kaki Summers 'terlibat - sama seperti kaki tikus' dalam percubaan treadmill Edgerton sebelumnya. Para jurulatih menstabilkan Summers semasa proses ini, tetapi ketika ia berdiri tegak di atas treadmill, mereka perlahan-lahan mengambil tangannya, hingga ia berdiri sendirian. "Semua orang terkejut, " ingat Edgerton.

Summers berdiri tegak, membawa sepertiga dari beratnya sendiri pada dua kaki, interneuron dalam saraf tunjangnya kini dirangsang secara elektrik, menjerit arahan kepada neuron dan otot motornya untuk berdiri tegak. Perlahan-lahan dan nyenyak, badan Summers mula regras kawalan yang sangat asas tetapi mengejutkan.

Dengan pelbagai elektrod dihidupkan, saraf tunjang terbangun. Ia boleh menerima dan memproses maklumat deria sekali lagi. Dengan bantuan elektrod, ia dapat merasakan bahawa ada tekanan pada tapak kaki Summers, dan ia boleh bertindak balas.

Apabila ia terbangun, saraf tunjang Summers menjadi lebih dan lebih mudah dipahami. Summers secara sedar mencipta prasyarat untuk badannya berdiri, dengan menimbang kakinya, tetapi dia tidak sengaja melakukan kedudukannya. Edgerton menyebutnya "secara sukarela secara sukarela" dan menyatakan bahawa kombinasi aktiviti sedar dan automatik ini menggegarkan cara para penyelidik berfikir tentang pergerakan.

Untuk membawa pergerakan kembali kepada tubuh Rob Summers yang 'lumpuh rendah, saintis dan doktor membedah satu paket 16 elektrod kecil, hanya beberapa sentimeter yang panjang, di atas lapisan membran pelindung saraf tunjangnya. Wayar membawa dari elektrod ke peranti neurostimulator segi empat tepat kecil yang dimasukkan ke dalam bahagian bawah bawah Summers.

Summers menggunakan alat kawalan jauh untuk menghantar arus elektrik dari neurostimulator ke array dan sekumpulan neuron - dipanggil interneurons - dalam korda tunjang. Interneurons di tulang belakang yang lebih rendah menghantar mesej disesuaikan kepada otot tertentu melalui satu lagi jenis neuron yang disebut neuron motor. Teruja dalam tindakan oleh cas elektrik, neuron berkomunikasi antara satu sama lain dan dengan otot untuk mewujudkan pergerakan. Arus elektroda dan kawalan jauhnya pada dasarnya menggantikan otak, yang biasanya memanggil tembakan.

Selepas beberapa bulan latihan dengan implan, Summers mula menunjukkan peningkatan yang ketara dalam keupayaannya untuk berdiri lebih stabil, untuk tempoh yang lebih lama. Tidak disangka-sangka, dia juga mengembalikan jenis pergerakan lain di bawah pinggang: menggerakkan jari kakinya, menggerakkan pergelangan kakinya, menekuk lututnya dan meluruskan pinggulnya.

Semakin banyak neuron motornya berkomunikasi dengan otot-otot di bahagian bawah badannya, semakin teringat bagaimana ia bergerak. Latihan ini ditambah dengan rangsangan elektrik itu sendiri. Edgerton berkata, semasa ini mungkin telah mengaktifkan semula neuron yang rosak atau menyebabkan neuron baru berkembang di seluruh tapak kecederaan, atau kedua-duanya.

Walaupun dia dapat berdiri hanya beberapa minit dengan memanfaatkannya pada kali pertama pada tahun 2009, Summers kini melakukan amalan tanpa bantuan selama sejam sehari. Dia kerap melakukan latihan kardio dan berat badan juga.

Sebelum rawatan ini, Summers, seperti kebanyakan orang dengan kecederaan saraf tunjang, tidak dapat berpeluh di bawah tahap kecederaannya, dan dia mengalami masalah mengawal tekanan darahnya dan mendapatkan pendirian; dia tidak dapat mengawal pundi kencing dan perutnya.

"Saya mempunyai senarai preskripsi hampir dua halaman panjang" untuk mengawal selia kebanyakan fungsi tersebut, katanya. Tetapi selepas implan dan melalui latihannya yang luas, Summers telah memperoleh semula kawalan sebahagian besar fungsi-fungsi ini dan telah membuang dadah - keputusan yang tidak dijangka yang dia katakan telah memberikannya kembali kebebasan yang hilang setelah kemalangannya.

Edgerton tidak boleh mengatakan mengapa fungsi-fungsi itu kembali, walaupun dia hipotesis bahawa mereka mungkin kembali sekali lagi darah mengepam ke dalam kaki apabila otot-otot mula terlibat lagi. Ini menyebabkan tubuh mengingati dan memulakan semula fungsi yang hilang.

"Eksperimen ini menunjukkan bahawa ia boleh berlaku. Itulah kunci. Dan persoalannya ialah berapa banyak pesakit yang dapat memberi manfaat kepada berapa banyak? Itulah tempat penyelidikan perlu pergi. "

Peranti elektroda yang digunakan pada Summers tidak cukup baik untuk berjalan, gerakan yang lebih rumit. Edgerton dan Harkema kini sedang menjalankan perangsang yang lebih canggih yang dapat membantu pesakit mengambil langkah seterusnya. Peranti baru akan mempunyai elektrod seperti yang ditanamkan di Summers, tetapi corak rangsangan akan menjadi lebih kompleks, yang membolehkan intensiti yang bervariasi dan rangsangan yang lebih ditargetkan. Mereka
mempunyai reka bentuk dan kini memerlukan sumber untuk membina, menguji dan mendapatkannya diluluskan oleh FDA
untuk ujian manusia.

Membundarkan Pangkalan

Summers melihat dirinya berjalan dalam masa terdekat, dan mungkin mengayunkan lagi kelelawar. Selepas berkhidmat di Los Angeles, di mana dia sedang membuat dokumentari tentang hidupnya, dia kembali ke Louisville untuk meneruskan terapi. Beliau juga telah memulakan Dana Rob Summers, yang berada di bawah payung Yayasan Reeve, untuk membantu mendapatkan wang untuk mencari penawar untuk lumpuh.

Bagi pihaknya, Edgerton berhati-hati dengan mengatakan bahawa dia mendapat penawar atau rawatan ini akan mendapat pesakit kecederaan tulang belakang dari kerusi mereka dan berjalan di jalan. Tetapi, pada intinya, itu motif di sebalik kerja ini - dan di belakang dekad-dekad Edgerton telah membelanjakan untuk sampai ke tahap ini.

Pasukan He dan Harkema telah menanamkan elektrod dalam tiga subjek manusia lain, yang ingin kekal tanpa nama. Dan pasukannya mempunyai kelulusan FDA untuk bekerjasama dengan dua lagi pesakit. Pesakit kedua, ketiga dan keempat, mengikuti jejak Summers, sudah berdiri dan mendapat kawalan fungsi tubuh. "Kami sangat digalakkan, " kata Edgerton.

Dan dia tidak mempunyai rancangan untuk keluar dari permainan, walaupun dia mendekati ulang tahun ke-73. Edgerton berkata ini adalah salah satu masa yang paling menarik dalam kerjayanya. "Apa yang telah berlaku selama ini adalah saraf tulang belakang yang mengejutkan, " katanya. Seperti yang dilakukannya, Edgerton dan lain-lain dalam bidangnya mungkin lebih baik untuk memanfaatkan keupayaannya dan membuat peningkatan dramatik dalam kehidupan pesakit.

[Artikel ini mula-mula muncul sebagai cetakan sebagai "Janji Berdiri."]

Para saintis menetapkan pandangan mereka pada penyembuhan

Rangsangan elektrik adalah salah satu cara untuk mendapatkan pesakit lumpuh di kaki mereka, tetapi penyelidik juga menguji beberapa kaedah novel lain dengan harapan untuk mencari ubat biologi tulen - satu yang melampaui campur tangan invasif atau sokongan mekanikal yang berterusan. Strategi di bawah ini adalah awal tetapi menjanjikan.

Mencegah kerosakan

Selepas kecederaan saraf tunjang, neuron berdekatan kehilangan penebat dan keupayaan untuk berkomunikasi melalui impuls elektrik semulajadi. Apabila saintis memberikan tikus ubat oral yang dipanggil LM11A-31 (direka bentuk untuk mencegah degenerasi saraf pada pesakit Alzheimer) hanya beberapa jam selepas kecederaan saraf tulang belakang lengkap, ia membatasi kematian sel-sel yang melindungi serabut saraf, yang membolehkan tikus ujian untuk mengekalkan keupayaan untuk berjalan dan berenang.

Ubat mengikat dengan protein yang biasanya membunuh sel perlindungan selepas kecederaan; dengan protein kurang upaya, lebih banyak sambungan saraf mungkin tetap utuh, kata Sung Ok Yoon, pengarang utama kajian yang diterbitkan Januari ini dalam Journal of Neuroscience . LM11A-31 adalah yang tidak diluluskan, berisiko rendah dan diluluskan oleh FDA, tetapi penyelidik belum mencubanya pada orang yang lumpuh.

Kaveat: Ubat belum diuji pada manusia untuk rawatan lumpuh, dan ia mesti diserahkan sejurus selepas kecederaan, atau ia tidak berfungsi.

Membaiki sel-sel saraf

Dengan mengambil semula saraf yang rosak dan sel-sel saraf regenerasi, transplantasi sel Schwann telah memperoleh jalur mereka dalam tetikus, babi dan kajian primata lumpuh sepanjang dekad yang lalu. Dalam individu yang sihat, sel Schwann membungkus diri di sekeliling serat saraf untuk melindungi dan melindungi mereka, seperti salutan pada kord elektrik rumah.

Apabila ditransplantasikan ke tapak kecederaan tulang belakang, sel-sel boleh merapatkan jurang di dalam saraf tunjang dan memompa bahan kimia pertumbuhan untuk mendorong serat saraf baru untuk tumbuh, menurut ahli saraf Kim Anderson, seorang penyelidik di Projek Miami untuk Lumpuh Penyembuhan.

Semasa percubaan klinikal awal di Projek Miami tahun lepas, para penyelidik mengambil sel Schwann dari saraf deria yang mudah diakses di kaki pesakit, mengembangkannya dalam budaya dan menyuntik mereka pada titik kecederaan saraf tunjang. Keputusan akan diperolehi dalam masa setahun.

Sementara itu, satu lagi sel perlindungan, menawarkan satu kaedah pembaikan alternatif, seperti yang dijelaskan dalam sebuah kajian yang diterbitkan dalam jurnal Brain . Dalam karya itu, para saintis mengeluarkan sel - sel yang menjejaskan penahan dari hidung anjing dengan kecederaan saraf tunjang lengkap, dan menyuntikkannya di tapak saraf yang terputus. Hasilnya adalah peningkatan pergerakan dan koordinasi antara kaki depan dan belakang.

Kaedah: Sehingga kini, strategi ini hanya dapat membolehkan komunikasi yang lebih baik antara sel-sel saraf di saraf tunjang, tetapi tidak ada bukti peningkatan komunikasi antara neuron dan otak.

Memulihkan fungsi

Untuk menggalakkan pertumbuhan saraf pada jarak yang lebih jauh, penyelidik mencari sel stem . Satu kajian yang diterbitkan dalam Cell tahun lepas menunjukkan bahawa sel stem manusia dan tikus boleh dicantumkan ke dalam saraf tunjang tikus lumpuh, membentuk saraf baru mampu berkomunikasi di seluruh tapak kecederaan.

Keputusan? Pergerakan di setiap sendi di tikus 'kaki belakang. Kini percubaan klinikal di Zurich memberikan bukti pertama bahawa terapi sel stem boleh memulihkan beberapa fungsi pada orang yang mengalami kecederaan saraf tunjang. Dua belas bulan selepas disuntik dengan sel stem yang berasal dari otak berhampiran tapak kecederaan, salah satu daripada tiga peserta manusia telah mendapat semula perasaan di bahagian paling bawah tulang belakangnya.

Penyelidik tidak mengetahui dengan tepat bagaimana sel stem berfungsi, tetapi mereka mengandaikan mereka melakukan pembaikan saraf. "Ia mungkin lebih daripada satu jenis tindakan, " kata ahli bedah saraf Stephen Huhn, yang mengetuai program Sistem Saraf Pusat di StemCells, syarikat yang menaja kajian tersebut.

Kaveat: Transplantasi sel stem ke sistem saraf pusat kekal sangat eksperimen.

- Breanna Draxler


Artikel Yang Menarik

Manuver pada Beam Cahaya: Bagaimana Mengendali Pesawat Kapal Berlayar Solar

Manuver pada Beam Cahaya: Bagaimana Mengendali Pesawat Kapal Berlayar Solar

Musim panas ini, pelayaran matahari keemasan Jepun terbentang di angkasa, menjadi misi yang berjaya pertama untuk berlayar dengan tekanan fizikal sinaran matahari. Kejayaannya membawa para pemimpi seperti pengarah Persatuan Planetarium Bill Nye untuk membayangkan masa depan mesin yang diterajui oleh tekanan laser untuk meneroka kosmos

Adakah Sains Iklim Mempunyai John Scopes?

Adakah Sains Iklim Mempunyai John Scopes?

Dalam jawatan terakhir saya, saya menyatakan bahawa Los Alamitos Unified School District telah meletakkan dasar untuk "mengajar kontroversi" sains iklim. (Laporan berita di sini.) Jika ini adalah evolusi dan bukannya sains iklim, tindakan sedemikian mungkin menggambarkan Amaran Pertama, tuntutan gereja dan negeri

Friday Fluff - 26 November 2010

Friday Fluff - 26 November 2010

1. Pertama, satu jawatan dari masa lalu : Ketakwaan sosial manusia. 2. Pertanyaan carian pelik minggu ini : 'kajian biologi evolusi pelacur. ' 3. Komen minggu ini , sebagai tindak balas kepada kultus Korea: Razib, seperti yang anda katakan mereka celik, tetapi tidak dengan cara yang bebas

Buku (P) kajian # 1: Kehidupan Meningkat, Sepuluh Great Inventions Evolution

Buku (P) kajian # 1: Kehidupan Meningkat, Sepuluh Great Inventions Evolution

Bulan lalu, saya bertanya kepada anda bagaimana untuk mengendalikan timbunan buku sains yang saya terima (sebelum saya mendermakan kebanyakan mereka ke perpustakaan, sudah tentu). Banyak pluraliti yang anda undi memihak kepada penerangan kecil kerakyatan, dan bukannya alternatif seperti ulasan yang kurang kerap

Galaxy Orbit Betray Neatnik Universe

Galaxy Orbit Betray Neatnik Universe

Biasanya, kemajuan sains membawa kepada kerumitan yang lebih besar - sayangnya, Bumi bukan satu-satunya dunia; tidak, elektron tidak mempunyai bola kecil kecil; Malangnya, kuman tidak semua baik atau buruk. Tetapi sekali-sekala, para saintis menemui alam semesta yang suka pesanan kecil juga: Para astronom baru saja mengetahui gerombolan galaksi kerdil yang mengorbit yang besar cenderung melakukannya dalam cakera yang baik dan jelas

Starfish Meruntuhkan Eksperimen dan Mendedahkan Kekuatan Besar

Starfish Meruntuhkan Eksperimen dan Mendedahkan Kekuatan Besar

Para saintis sudah mengetahui bintang laut mempunyai kuasa-kuasa besar. Mereka boleh menjana keseluruhan anggota badan atau organ yang hilang; sesetengahnya boleh menyusun kembali seluruh badan dari satu tangan. Dan haiwan-haiwan ini baru saja mendedahkan kebolehan yang aneh. Kepada dua pelajar Denmark, ia pertama kali muncul sebagai kuasa untuk menghancurkan eksperimen