Izhodišča in namen raziskave

Hrbtenjača je del osrednjega živčevja, ki se nahaja v hrbtenjačnem kanalu – predoru, ki ga tvorijo odprtine v vretencih in sega od lobanjskega dna do križnice. Če močno poenostavimo, lahko hrbtenjačo pojmujemo kot (bolj ali manj) dvosmerno pot med osrednjim in perifernim živčnim sistemom, ki nam omogoča, da sprejemamo informacije o dogajanju v našem telesu in okrog nas ter da se nanje ustrezno odzovemo. Zakaj »bolj ali manj dvosmerna pot«? Zato, ker znotraj hrbtenjače obstajajo tudi t. i. refleksne zanke, kar pomeni, da nekateri prilivi lahko brez predhodne obdelave v višjih predelih osrednjega živčevja vodijo v odzive, ki so zato bistveno hitrejši, ter t. i. centralni generatorji vzorcev – nevronska omrežja, ki so ob ustreznih dražljajih sposobna ustvariti in vzdrževati ritmične vzorce aktivnosti, od dihanja in žvečenja do plavanja in hoje. Refleksne zanke in centralne generatorje vzorcev sicer lahko uravnavajo nadrejene strukture v osrednjem živčevju, vendar za svoje delovanje ne potrebujejo njihove vključitve. Prav to je temeljna misel za razvoj spodbujevalnikov hoje za osebe s poškodbo hrbtenjače, ki so zaradi tega izgubile sposobnost zavestnega nadzora nad mišicami, ki jim omogočajo stojo in hojo. Hrbtenjača je, tako kot osrednje živčevje nasploh in za razliko od perifernega živčevja, bistveno slabše odporna na poškodbe, saj ima tako rekoč zanemarljivo sposobnost obnavljanja. Ker kljub dolgoletnemu trudu in številnim raziskavam še vedno ni povsem jasno, zakaj je temu tako, se nekateri raziskovalci v iskanju možnosti zdravljenja poškodb hrbtenjače raje usmerjajo v razvoj spodbujevalnikov centralnih generatorjev vzorcev. 

Dosedanji poskusi so v ta namen uporabljali tehnologijo epiduralne elektrostimulacije (EES), pri kateri so elektrode pritrjene na duro nad tarčnim področjem hrbtenjače in povezane z generatorjem električnih impulzov, ki je vstavljen v podkožje. (1) Metoda je bila sprva razvita za lajšanje bolečin, pozneje pa tudi za lajšanje spastičnosti pri bolnikih z multiplo sklerozo. Zdravniki so opazili, da pri bolnikih ob tem pogosto pride tudi do izboljšanja gibalne sposobnosti. (2) Kasneje so to potrdili tudi pri bolnikih s poškodbo hrbtenjače, vendar ni šlo za čudežno zdravilo – čeprav so nekateri bolniki z uporabo EES ponovno pridobili sposobnost hoje na kratke razdalje, jim to ni uspelo brez večmesečnega intenzivnega treninga in sočasne fizične podpore terapevtov. (1)

Metodološke značilnosti

Avtorji povzete raziskave so na tem področju dosegli pomemben preboj. Pri treh preiskovancih s popolno prekinitvijo prsnega dela hrbtenjače so z uporabo informacijske tehnologije po eni strani izboljšali postavitev elektrod, ki so zato bolj natančno lahko vzdražile tarčna področja v hrbtenjači, odgovorna za gibanje nog in spodnjega dela trupa, po drugi strani pa so funkcijsko prilagodili algoritem aktivacije elektrod. (1)

Postavitev elektrod so izboljšali na osnovi magnetnoresonančnega in računalniško-tomografskega slikanja hrbtenjače 15 zdravih prostovoljcev in 12 umrlih posameznikov, ki so pred smrtjo privolili v uporabo teles v raziskovalne namene, ter z uporabo simulacijskega programa, ki je omogočal predvidevanje izida električnega draženja različnih področij v hrbtenjači. Te podatke so nato upoštevali pri izdelavi prilagojenega tridimenzionalnega modela hrbtenjače vsakega izmed treh preiskovancev, pri čemer so jih ustrezno dopolnili z rezultati električnega draženja različnih proprioceptivnih receptorjev  v mišicah nog in trupa, s čimer so dobili vpogled v dejansko stanje povezav hrbtenjače in mišic pri posameznem preiskovancu. Na osnovi tako izdelanih modelov hrbtenjače so s kratkotrajnim operativnim posegom na ustrezno mesto vsadili elektrode, kar so dodatno potrdili z merjenjem mišičnih odzivov na kratkotrajno proženje elektrod med samim posegom.  (1) 

Algoritem proženja posameznih elektrod so zasnovali glede na rezultate časovno-prostorske analize vzdraženja različnih področij v hrbtenjači med hojo pri zdravih posameznikih. Tako pridobljeni protokol so preizkusili na preiskovancih, pri čemer so spremljali odzive različnih mišičnih skupin ter proženje elektrod ustrezno prilagodili. Za večjo natančnost aktivacije živčnih vlaken, ki oživčujejo po dejavnosti nasprotujoče si mišične skupine (npr. tiste, ki posredujejo izteg ali krčenje kolena), so za draženje ene in druge skupine živčnih vlaken uporabili različne frekvence električnih impulzov. (1)

Rezultati in zaključki

Izplen tega obširnega podviga je bila sposobnost vseh treh preiskovancev, da so z mehansko oporo lahko že prvi dan uporabe EES vsadka po tekalni stezi samostojno naredili več kot 300 korakov, dva pa sta lahko dolžino koraka celo hoteno uravnavala. V naslednjih petih mesecih so s sodelovanjem v nevrorehabilitacijskem programu, kjer so se od štiri- do petkrat tedensko srečevali s fizioterapevti, preiskovanci napredovali do točke, ko za prenašanje lastne teže niso več potrebovali mehanske opore, eden od njih pa se je  lahko celo ponovno povzpel po stopnicah in hodil po razgibanem terenu. Poenostavljen vmesnik za prilagoditev programskih nastavitev elektrod jim je omogočil prostovoljno preklapljanje med programi za stojo in hojo. Dosegli so celo okrepitev mišic trupa do stopnje, ko so lahko brez pomoči izvajali prostočasne dejavnosti, kot so boks, stoja za pultom v lokalu in veslanje v kanuju.  (1) 

Raziskovalci izpostavljajo, da bi z nadgradnjo predstavljene uporabe EES lahko dosegli povrnitev nadzora nad drugimi funkcijami, ki so pri posameznikih s poškodbo hrbtenjače lahko okrnjene ali izgubljene in vključujejo hoteno odvajanje vode in blata, izboljšano uravnavanje krvnega tlaka ter hotene gibe rok ali dlani. Dodajajo, da gre za tehnološko zahteven pristop, ki bo pred splošno uporabo verjetno terjal vlaganje v razvoj, razširjen dostop in uporabo umetne inteligence, vendar zaključujejo, da napredek, ki so ga preiskovanci v njihovi raziskavi dosegli že prvi dan uporabe EES vsadka, izkazuje uporabno vrednost, ki lahko pomembno prispeva k izboljšanju kakovosti življenja posameznikov s poškodbo hrbtenjače.  (1)

 

Povzela: Lana Blinc, dr. med.