Beinbewegung durch Rückenmarkstimulation

Neuroprothesen zeigen neue
Wege aus dem Rollstuhl auf
© Hemera

In Kooperation mit Wissenschaftlern aus Houston und Wien hat Karen Minassian im Zuge seiner Dissertation an der Technischen Universität Wien die neuronalen Muster zur Steuerung der Beinbewegung analysiert. Dabei hat er herausgefunden, wieso diese Bewegungen durch relativ simple Neuroprothesen angesprochen werden können.

Bisher ist es medizinisch nicht möglich, eine komplette Querschnittslähmung so zu überwinden, dass die Beine wie beim natürlichen Gehen wieder vom Rückenmark gesteuert werden können. In seiner Arbeit wies Minassian nach, dass in unserem Rückenmark neuronale Mustergeneratoren zur Steuerung der Beinbewegung existieren. Für Menschen mit einer Querschnittslähmung besteht damit vielleicht ein Hoffnungsschimmer, ihre Beine eines Tages wieder bewegen zu können.

Eine relativ simple Neuroprothese, die jetzt schon zur Unterdrückung von Spasmen bei Querschnittpatienten verwendet wird, erlaubt es, bei geeigneter Positionierung die neuronalen Mustergeneratoren im Rückenmark anzusprechen. Die Elektrode ist ein Dipol, die im Wirbelkörper, aber außerhalb der Rückenmarksflüssigkeit, implantiert wird. Modellrechnungen und Datenanalysen erklären, dass in den sensorischen Fasern der unteren Extremitäten künstliche neuronale Signale erzeugt werden können.

Der gepulste Elektrodenstrom generiert in den Nervenfasern eine gleichmäßige Folge von Nervenimpulsen, die sich ins Rückenmark fortpflanzen. Dort werden nach mono- oder polysynaptischer Verschaltung Mustergeneratoren für die Beinbewegung aktiviert, die im gesunden Menschen über Bahnen vom Gehirn kontrolliert werden.

Der Dissertation nach sind die Hauptcodierungsmechanismen hier offensichtlich einfacher als man ursprünglich vermutet hat. Alleine durch Ändern des Stimulationsfrequenzbereichs kommt man von einer einfachen Beindurchstreckung zu rhythmischen schrittähnlichen Bewegungsmustern, so Minassian.

MEDICA.de; Quelle: Technische Universität Wien