Nowe wzorce stymulacji, opracowane w ramach projektu EPI_nanoSTIM, mogą okazać się brakującym ogniwem, umożliwiającym zastosowanie neurorehabilitacji na szeroką skalę. Powrót do sprawności ruchowej może być w przyszłości możliwy nawet dla pacjentów po najbardziej poważnych uszkodzeniach rdzenia kręgowego.

Nadzieję na wyzdrowienie przyniosła im ostatnio nowa metoda neuromodulacji elektrycznej. W połączeniu z intensywną fizjoterapią ta eksperymentalna metoda dała już obiecujące wyniki w postaci istotnej poprawy kontroli ruchów dowolnych w grupie ochotników, u których kilka lat wcześniej doszło do uszkodzenia rdzenia kręgowego.

Jednak jest jeszcze wiele do zrobienia zanim z tej obiecującej metody będą mogły skorzystać większe grupy pacjentów. Jak dotąd jedynie wybrana grupa młodych osób z paraplegią osiągnęła nadzwyczajne efekty dzięki neuromodulacji elektrycznej. Byli to pacjenci, którzy posiadali optymalną kontrolę powyżej poziomu uszkodzenia i wytrenowane mięśnie kończyn górnych oraz nie zachodziły u nich działania niepożądane na skutek długotrwałego wysiłku fizycznego. Niestety pacjenci po poważniejszych urazach mieli dotąd mniej szczęścia.

Dlatego, korzystając ze wsparcia finansowego udzielonego w ramach projektu EPI_nanoSTIM i programu „Maria Skłodowska-Curie”, dr Giuliano Taccola chciał rozszerzyć korzyści płynące z neurorehabilitacji na większą liczbę pacjentów. Podczas badań przedklinicznych z powodzeniem zmodyfikował on wzorce stymulacji elektrycznej dzięki zgłębieniu nowych technologii wzmacniających efekty neuromodulacji w rdzeniu kręgowym.

„Nasza nowa wieloelektrodowa matryca zewnątrzoponowa może niezależnie stymulować wiele obszarów przylegających do rdzenia kręgowego. We współpracy z zespołem prof. Wentai Liu i prof. Reggiego Edgertona z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles, przyglądaliśmy się różnym opcjom wytwarzania i możliwym materiałom. Jedną z nich były silnie przewodzące metale i pewne powłoki nanostrukturalne”, tłumaczy dr Taccola.

„Jeżeli chodzi o protokół stymulacji, jego zasada wynika z moich wcześniejszych badań in vitro preparatów biologicznych. Po dopracowaniu nową metodę nazwaliśmy »stymulacją dynamiczną« dla odróżnienia jej od protokołów stereotypowych impulsów stosowanych w ramach standardowej stymulacji”.

Protokół polega na jednoczesnym wysyłaniu dwóch fal o różnym kształcie, wysoko zmiennych pod względem zarówno częstotliwości, jak i amplitudy, wybranych na podstawie zarejestrowanej aktywności mięśni kończyn tylnych podczas ruchu. Obie fale są wysyłane do rogów tylnych po obu stronach rdzenia wzdłuż segmentu lędźwiowo-krzyżowego z elektrod o przeciwnej polaryzacji.

W odróżnieniu od standardowego podejścia, nowa metoda stymulacji wzmacnia odpowiedź synaptyczną w obwodach rdzeniowych. Według danych zebranych przez dr. Taccola, połączenie stymulacji dynamicznej z matrycą wieloelektrodową mogłoby również wzmocnić bodźce przekazywane drogą korowo-rdzeniową w sytuacji, gdy połączenie z ośrodkami nadrdzeniowymi zostało uszkodzone, co ma miejsce w przypadku urazów rdzenia.

„Nie widzę przeszkód, aby ten nowy protokół został wdrożony w ośrodkach prowadzących terapie eksperymentalne. Choć częstotliwość impulsacji jest większa w porównaniu do tej stosowanej w ramach protokołów zatwierdzonych do stosowania klinicznego, metoda stymulacji dynamicznej przynosi spodziewane efekty już przy znacznie mniejszej intensywności. Badania pilotażowe prowadzone na zwierzętach zdrowych lub po urazie sugerują, że regularne stosowanie protokołu nie powoduje bólu ani innego dyskomfortu. Niemniej jednak metoda stymulacji dynamicznej będzie mogła zostać wprowadzona do szpitali dopiero po opracowaniu podobnego interfejsu do stymulacji, odpowiedniego do zastosowania u ludzi. Innymi słowy, ograniczenia na drodze do wdrożenia tego rozwiązania są stricte przemysłowe”, tłumaczy dr Taccola.

Jeżeli przemysł podchwyci pomysł, nowa technologia matrycowa będzie mogła być wkrótce stosowana u ludzi, stanowiąc realne rozwiązanie dla ośrodków prowadzących terapie eksperymentalne. Potencjał odzyskania funkcji motorycznych jest olbrzymi i dotyczy szerokiego spektrum pacjentów po urazie rdzenia kręgowego.

© Unia Europejska, [2019] | źródło: CORDIS