Gehirngesteuerte Rückenmarkstimulation bei Patienten mit Rückenmarksverletzung (STIMO-BSI)

In einer aktuellen First-in-Human-Studie namens Stimulation Movement Overground (STIMO, NCT02936453) wird die epidurale elektrische Stimulation (EES) des Rückenmarks angewendet, um Personen mit chronisch schwerer Rückenmarksverletzung (SCI) ein intensives lokomotorisches Neurorehabilitationstraining zu ermöglichen . In dieser klinischen Machbarkeitsstudie wurde gezeigt, dass EES zu einer sofortigen Verbesserung der Gehfunktion führt und dass EES bei wiederholter Anwendung im Rahmen eines Neurorehabilitationsprogramms die Beinmotorik verbessern und eine neurologische Erholung bei Personen mit schwerer QSL bis zu einem gewissen Grad auslösen kann Umfang (Wagner et al. 2018).

Präklinische Studien zeigten, dass die Verknüpfung der Gehirnaktivität mit dem Beginn und der Modulation von Rückenmarkstimulationsprotokollen nicht nur die Nutzbarkeit der Stimulation verbessert, sondern auch die neurologische Erholung fördert. Tatsächlich lernten Ratten schnell, ihre kortikale Aktivität zu modulieren, um die Amplitude der Protokolle zur Rückenmarkstimulation anzupassen. Diese Schnittstelle zwischen Gehirn und Wirbelsäule ermöglichte es ihnen, die Amplitude der Bewegung ihrer ansonsten gelähmten Beine zu erhöhen, um eine Treppe hinaufzusteigen (Bonizzato et al. 2018). Darüber hinaus verbesserte die durch diese Gehirn-Wirbelsäulen-Schnittstelle (BSI) ermöglichte Gangrehabilitation die Plastizität und die neurologische Erholung. Wenn EES mit kortikaler Neuronenaktivität während des Trainings korreliert wurde, zeigten Ratten eine bessere Erholung als wenn das Training nur durch kontinuierliche Stimulation unterstützt wurde (Bonizzato et al. 2018). Dieses Konzept der Gehirn-Rückgrat-Schnittstelle wurde bei nichtmenschlichen Primaten validiert (Capogrosso et al. 2016).

Clinatec (Grenoble, Frankreich) hat ein vollständig implantierbares Elektrokortikogramm (ECoG)-Aufzeichnungsgerät mit einem epiduralen 64-Kanal-Elektrodenarray entwickelt, das in der Lage ist, elektrische Signale vom motorischen Kortex über einen längeren Zeitraum und mit einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis aufzuzeichnen Signale aus dem motorischen Kortex. Dieses ECoG-basierte System ermöglichte tetraplegischen Patienten die Steuerung eines Exoskeletts (ClinicalTrials.gov, NCT02550522) mit bis zu 8 Freiheitsgraden für die Kontrolle der oberen Extremitäten (Benabid et al. 2019). Dieses Gerät wurde bisher bei 2 Personen implantiert; Einer von ihnen verwendet dieses System seit mehr als 3 Jahren sowohl im Krankenhaus als auch zu Hause.

Wir gehen davon aus, dass ECoG-gesteuertes EES bei Personen mit SCI eine direkte Brücke zwischen der motorischen Intention des Patienten und dem Rückenmark unterhalb der Läsion herstellt, was nicht nur die freiwillige Kontrolle der Beinbewegungen verbessert oder wiederherstellt, sondern auch die Neuroplastizität und die neurologische Erholung fördert in Kombination mit Neurorehabilitation.