Neuronii care orchestrează mersul se află în măduva spinării lombare. Pentru a merge, creierul transmite comenzi prin căi descendente care pornesc în cascadă din trunchiul cerebral pentru a activa acești neuroni.  O leziune severă a măduvei spinării (SCI) împrăștie acest sistem de comunicare bine organizat. În timp ce neuronii localizați în măduva spinării lombare nu sunt direct afectați de leziune, epuizarea comenzilor supraspinale esențiale îi face nefuncționali.

Consecința este paralizia permanentă.

Un nou studiu realizat de oamenii de știință de la centrul de cercetare NeuroRestore a identificat tipul de neuron care este activat și remodelat prin stimularea măduvei spinării, permițând pacienților să se ridice în picioare, să meargă și să își refacă mușchii – îmbunătățindu-le astfel calitatea vieții. Această descoperire, făcută la nouă pacienți, marchează un progres clinic fundamental. Studiul a fost publicat astăzi în revista Nature, scrie TheBrighterSide.

În cadrul unui program de cercetare de mai mulți ani coordonat de cei doi directori ai NeuroRestore – Grégoire Courtine, profesor de neuroștiințe la EPFL, și Jocelyne Bloch, neurochirurg la Spitalul Universitar din Lausanne (CHUV) -, pacienții care au fost paralizați în urma unei leziuni ale măduvei spinării și care au fost supuși unei stimulări electrice epidurale țintite a zonei care controlează mișcarea picioarelor au reușit să recupereze o parte din funcțiile motorii.

În noul studiu, nu numai că eficacitatea acestei terapii a fost demonstrată la nouă pacienți, dar s-a demonstrat că îmbunătățirea funcției motorii a durat la pacienți și după ce procesul de neuroreabilitare a fost finalizat și când stimularea electrică a fost oprită.

Acest lucru a sugerat că fibrele nervoase folosite pentru mersul pe jos s-au reorganizat. Cercetătorii consideră că a fost crucial să înțeleagă exact cum are loc această reorganizare neuronală pentru a dezvolta tratamente mai eficiente și pentru a îmbunătăți viața cât mai multor pacienți.

Neuronii Vsx2 se reorganizează pentru a restabili mersul

Pentru a ajunge la această înțelegere, echipa de cercetători a studiat mai întâi mecanismele care stau la baza acestui fenomen la șoareci. Aceasta a dezvăluit o proprietate surprinzătoare la o familie de neuroni care exprimă gena Vsx2: deși acești neuroni nu sunt necesari pentru mersul la șoarecii sănătoși, ei erau esențiali pentru recuperarea funcției motorii după o leziune a măduvei spinării.

Această descoperire a fost punctul culminant al mai multor faze de cercetare fundamentală. Pentru prima dată, oamenii de știință au reușit să vizualizeze activitatea măduvei spinării unui pacient în timp ce mergea.

Acest lucru a dus la o constatare neașteptată: în timpul procesului de stimulare a măduvei spinării, activitatea neuronală a scăzut de fapt în timpul mersului. Oamenii de știință au emis ipoteza că acest lucru se datorează faptului că activitatea neuronală a fost direcționată selectiv către recuperarea funcției motorii.

Pentru a-și testa ipoteza, echipa de cercetare a dezvoltat o tehnologie moleculară avansată. „Am stabilit prima cartografie moleculară 3D a măduvei spinării”, spune Courtine. „Modelul nostru ne-a permis să observăm procesul de recuperare cu o granularitate sporită – la nivel de neuron”.

Datorită modelului lor extrem de precis, oamenii de știință au descoperit că stimularea măduvei spinării activează neuronii Vsx2 și că acești neuroni devin din ce în ce mai importanți pe măsură ce procesul de reorganizare se desfășoară.

Un implant spinal versatil

Stéphanie Lacour, colegă de catedră la EPFL, a ajutat echipa de cercetare să își valideze concluziile cu ajutorul implanturilor epidurale dezvoltate în laboratorul său.

Lacour a adaptat implanturile prin adăugarea de diode emițătoare de lumină care au permis sistemului nu doar să stimuleze măduva spinării, ci și să dezactiveze singuri neuronii Vsx2 printr-un proces optogenetic. Atunci când sistemul a fost utilizat pe șoareci cu o leziune a măduvei spinării, aceștia s-au oprit imediat din mers ca urmare a neuronilor dezactivați – dar nu a existat niciun efect asupra șoarecilor sănătoși.

Acest lucru implică faptul că neuronii Vsx2 sunt atât necesari, cât și suficienți pentru ca terapiile de stimulare a măduvei spinării să fie eficiente și să conducă la reorganizare neuronală.

„Este esențial pentru neuroștiințiști să poată înțelege rolul specific pe care fiecare subpopulație neuronală îl joacă într-o activitate complexă precum mersul”, spune Bloch. „Noul nostru studiu, în care nouă pacienți aflați în teste clinice au reușit să recupereze un anumit grad de funcție motorie datorită implanturilor noastre, ne oferă informații valoroase despre procesul de reorganizare a neuronilor din măduva spinării.”

Jordan Squair, care se concentrează pe terapiile regenerative în cadrul .Neurorestore, adaugă: „Acest lucru deschide calea către tratamente mai bine țintite pentru pacienții paralizați. Acum putem urmări să manipulăm acești neuroni pentru a regenera măduva spinării”.

Sursa foto: pixabay.com