onsdag, 21 november 2018

Förlamade apor kunde gå

apaForskare har med hjälp av implantat lyckats få förlamade apor att gå. Det ses som ett stort framsteg när det gäller ta fram tekniska lösningar för ryggmärgsskadade, skriver tidskriften Nature som citeras av Dagens Medicin.

Två rhesusapor fick ett implantat inopererat i hjärnan och ett annat nedanför skadan i ryggmärgen. Genom en trådlös koppling mellan dem kunde signalen från hjärnan passera skada i ryggmärgen och få aporna att på nytt röra de förlamade benen.
– Det är första gången som neuroteknologi lyckats återskapa rörelse hos primater, säger Grégoire Courtine, hjärnforskare vid EPFL i Lausanne. Men mycket återstår innan tekniken kan tillämpas på människor.

En svaghet är att systemet än så länge bara kan styra utsträckning och böjning av benen.
Aporna kunde inte ändra rörelseriktning.

För mer än ett decennium, har hjärnforskare Grégoire Courtine flugit varannan månad från hans labb på den schweiziska Federal Institute of Technology i Lausanne till ett annat labb i Beijing, Kina, där han forskar om apor i syfte om att behandla ryggmärgsskador . Pendlandet är ansträngande – ibland har han även flugit till Peking, gjort experiment, och återvände samma kväll.

Men det är värt det, säger Courtine, eftersom arbetet med apor i Kina är mindre belastade av reglering än i Europa och USA. Och denna vecka har han och hans team rapporten ett resultat av experimentet i Peking, där en trådlös implantat i hjärnan  som stimulerar elektroder i benet genom att återskapa signaler som spelats in från hjärnan, vilket har möjliggjort att apor med ryggmärgsskador kan gå.

De har visat att djuren inte bara kan återfå koordination utan även viktbärande funktion, vilket är viktigt för transport. Detta är stora arbete ”, säger Gaurav Sharma, en neurolog som har arbetat på att återställa armrörelse i förlamade patienter vid icke-vinstdrivande forskningsorganisationer Battelle Memorial Institute i Columbus, Ohio. Behandlingen är en potentiell välsignelse för orörliga patienter:
nurce
Courtine har redan startat en studie i Schweiz, med hjälp av en avskalad version av tekniken för två personer med ryggmärgsskador. ”Denna studie bidrar till att öppna nya spännande vägar till kliniska studier och nya bioelectronic behandlingsalternativ för patienter som lever med förlamning”, säger bioengineer Chad Bouton, som forskar med medicintekniska produkter som används för att kringgå ryggmärgsskador vid Feinstein institutet för medicinsk forskning i Manhasset, New York.

Från råttor till primater Experimenten är mer av en progression än en plötslig genombrott: de bygger på ett decennium av arbete hos råttor, säger Courtine, och aporna reagerade på ett mycket likartat sätt. Forskarlaget kartlade först hur elektriska signaler skickas från hjärnan till benmusklerna i friska apor, de fick gå på ett löpband. De undersökte också den nedre delen av ryggraden, där elektriska signaler från hjärnan anländer innan den sänds till musklerna i benen.

Sedan återskapas dessa signaler i apor med avskurna ryggmärg, med fokus på vissa nyckelpunkter i den nedre delen av ryggraden. Mikroelektrod arrayer implanterade i hjärnan hos de förlamade aporna sen plockade forskarna upp och avkodas de signaler som tidigare hade förknippats med benrörelser.
Förlamad apa
Dessa signaler skickas trådlöst till enheter som genererar elektriska pulser i nedre delen av ryggraden, vilket utlöste rörelse i apornas benmuskler i rörelse. ”Hela forskarlaget skrek i rummet när vi såg på”, säger Courtine, som har sett många misslyckade försök att återställa gångförmåga. Rytmen av benrörelser var ofullständig, men apornas fötter var inte ”släpandes” och rörelsen samordnades tillräckligt för att stödja primaternas ”vikt.

Forskare har tidigare använt hjärn behandlings teknik för att göra det möjligt för förlamade människor att flytta en robotarm, ge sig själva en drink eller för att flytta sin egen hand och spela ett videospel. Hjärnans signaler som är involverade i aktivering av musklerna i en förlamades ben är mindre komplicerade än de som styr handen och alla dess siffror, säger Courtine. Men forskare studerar arm och handrörelse har fördelen att även inkrementella förbättringar är användbara.
robot-arm-
”En liten förbättring i förmågan att förstå kan ändrar din livskvalitet, men” nästa gång ”hjälper inte mycket,” Courtine säger. ”Med benen, det är allt eller inget”. Han arbetar nu med apor för att försöka säkerställa bättre ben-muskelkontroll , så att primater inte bara kan stödja sin egen vikt utan också behålla sin balans och undvika hinder.

Användning på människor Att gör samma sak med människor kommer att vara mer komplicerad, säger Courtine: hjärnans avkodningen är mycket mer komplicerat. Primat studien, till exempel, används elektrisk aktivitet inspelad från ryggmärgen före skadan och ”spelas tillbaka” för att återställa rörelse, konstaterar Bouton. ”Det är en strategi som inte skulle vara praktiskt efter en verklig ryggmärgsskada”, säger han.
Gregoire
Och Sharma säger att ytterligare forskningen kommer att behöva ta hänsyn till andra delar av promenader. Rytmisk samordning av gång, till exempel – som aporna inte visade – styrs av en annan grupp av nervceller. Anordningar för att möjliggöra mänsklig förflyttning med förlamade patienter skulle helst omfatta hjärndatorgränssnitt, elektrisk stimulering för att aktivera musklerna, en exoskelett eller liknande anordning för att bära vikt och smartare elektrisk behandling för att göra det möjligt för gång kontroll, säger han.

Courtine har startat en klinisk studie vid CHUV Universitetssjukhuset i Lausanne, inriktad på rehabilitering genom att hjälpa till att stimulera samordnade promenader med människor som är förlamad. Två personer har haft elektriska pulsgeneratorer implanteras i sina lägre ryggar. (Studien kommer inte att implantera mikroelektrod arrayer i människors hjärnor, dock så kommer de inte att kunna styra rörelsen själva.)

Kliniska prövningar fortsätter i Schweiz, Courtine reser fortfarande regelbundet tillbaka till Kina. Även de positiva resultaten har tillåtit honom att förhandla om användningen av fem apor vid en schweizisk primat laboratorium, en del av hans experimentella arbete pågår fortfarande på plats i Peking. Kinas välkomnande attityd till primatforskning kommer att få fördelar för landet, säger Courtine. ”Detta kommer att ge Kina en enorm hävstång för translationell medicin.”

Källa
Natur doi: 10.1038 / nature.2016.20967
CHUV, vue aériennechuv university hospital lausanne