Durch ein Gehirnimplantat konnten gelähmte Affen wieder laufen

Gregor Courtine, ein Neurowissenschaftler, untersucht seit zehn Jahren die Möglichkeit, die motorische Aktivität gelähmter Primaten mit Rückenmarksverletzungen wiederherzustellen. Um forschen zu können, muss der Wissenschaftler regelmäßig von der Schweiz nach China fliegen, wo er Experimente an Primaten durchführt. Das Problem ist, dass solche Studien weder in den USA noch in Europa durchgeführt werden können - sie sind verboten.

Diese Woche veröffentlichte ein Spezialist mit seinem Team die Ergebnisse praktischer Experimente, die sie die ganze Zeit in einem Labor in Peking durchgeführt hatten. Wissenschaftler haben ein drahtloses Implantat für das Gehirn entwickelt, das Signale an Elektroden überträgt, die in die Muskeln der Beine von Tieren implantiert sind. Infolgedessen konnten Primaten mit erheblicher Schädigung des Rückenmarks wieder laufen.

„Dieses Wissenschaftlerteam hat gezeigt, dass Tiere wieder die Möglichkeit erhalten, sich mit normaler Bewegungskoordination zu bewegen. Dies ist ein ausgezeichneter Job “, sagte Gaurav Sharma, ein Neurowissenschaftler, der mit gelähmten Patienten zusammenarbeitet, um die motorische Funktion in den Händen wiederherzustellen.

Nach der Verfeinerung kann eine von einem Schweizer Wissenschaftler entwickelte Technologie Menschen mit einem beschädigten Rückenmark möglicherweise helfen, wieder zu gehen oder zumindest einige Fußbewegungen auszuführen. Gregor Kurtin erhielt die Zustimmung von zwei Freiwilligen, ein solches System in ihrem Körper zu installieren.

"Die Studie hilft dabei, neue Wege für die klinische Forschung und die bioelektronische Patientenversorgung zu eröffnen, die gelähmt sind", sagte der Bioingenieur Chad Bouton vom Feinstein Institute, New York. Übrigens haben Wissenschaftler des genannten Instituts im April dieses Jahres ein Implantat für einen Patienten mit gebrochener Wirbelsäule installiert. Er hatte die Möglichkeit, seine Hand zu bewegen, Gegenstände mitzunehmen und Guitar Hero zu spielen. Zusammen mit dem Implantat erhielt der Patient eine Hülse mit Elektroden. Diese Elektroden senden elektrische Impulse an den Arm des Patienten. Impulse werden genau an die Muskeln gesendet , die für die Greifbewegungen der Finger und Hände verantwortlich sind.


Schweizer Wissenschaftler führten lange Zeit Experimente mit Laborratten durch und gingen dann zu Primaten über. Laut Kurtin reagieren Affen ungefähr genauso auf die Arbeit eines Systems, das von Wissenschaftlern wie Ratten entwickelt wurde. Zunächst untersuchte das Team die Bewegung elektrischer Signale vom Gehirn zu den Beinen der Affen und führte eine "Kartierung" der elektrischen Signale und Muskeln durch. Sie untersuchten auch sorgfältig das Rückenmark im unteren Teil der Wirbelsäule, das fast alle elektrischen Signale des Gehirns empfängt, bevor sie an die Muskeln übertragen werden. Und nach all diesem Prozess reproduzierten die Wissenschaftler die Übertragung elektrischer Signale bei Primaten mit einem beschädigten Rückenmark.

Den Affen wurden Mikroelektroden in das Gehirn implantiert, die in der Lage sind, die elektrischen Signale des Gehirns an ein spezielles System zu übertragen, das die Daten entschlüsselt und weiterleitet. Drahtlos werden diese Signale an ein Gerät übertragen, das bestimmte elektrische Signale erzeugt, die an die unteren Extremitäten von Tieren übertragen werden. Infolgedessen lernten die Tiere wieder laufen und bewegten sich recht gut.

"Das ganze Team schrie vor Freude, als sie das alles sahen", sagte der Wissenschaftler, der viele Fälle von erfolgloser Wiederherstellung der motorischen Funktionen bei Primaten und Menschen sah. Bisher kann die Koordination der unteren Extremitäten nicht als ideal bezeichnet werden, aber die von den Tieren auf die Beine ausgeübte Anstrengung entspricht ihrem Gewicht. Mit anderen Worten, das Tier, das auf seinen Pfoten steht, fällt nicht, die Glieder beugen sich nicht.



Neurowissenschaftler haben jetzt bedeutende Erfolge bei der Herstellung von bionischen Prothesen erzielt. All dies wurde dank der Entwicklung moderner Technologie möglich. Zum Beispiel erhielt Jodie O'Connell-Ponkos, die vor fast 30 Jahren ihren Arm verloren hatte, in diesem Jahr eine neue Art von Prothese , die selbst das schwächste Signal von Nervenenden erkennen kann. Die Prothese kann fast alle Bewegungen ausführen, an die der Besitzer gedacht hat.

Ein Prothesenarm eines neuen Typs „versteht“, dass dieses elektrische Signal von den Fingern und dieses - vom Handgelenk - aktiviert werden sollte. Infolgedessen arbeitet die Armprothese in Übereinstimmung mit den Gedanken des Benutzers. Wenn er etwas in die Hand nimmt, reagiert die Prothese automatisch auf das Signal. Wenn der Besitzer der Prothese das Haar korrigieren möchte, erfüllt das System die Absicht des Besitzers. Die bionische Prothese von Coapt wirkt synchron mit dem anderen Glied, so dass koordinierte Aktionen sowohl mit der nativen als auch mit der künstlichen Hand ausgeführt werden können.

Rückenmarksverletzungen sind ein noch komplexeres Problem, das Wissenschaftler seit vielen Jahren mit unterschiedlichem Erfolg zu lösen versuchen. Kurtin und seine beiden Freiwilligen haben bisher keine Elektroden in das Gehirn implantiert, sondern nur ein System installiert, das Signale an die Muskeln der Beine sendet. Somit können Patienten ihre Beine nicht kontrollieren, die Signale werden von Wissenschaftlern "durch die Luft" übertragen. Spezialisten arbeiten derzeit an der korrekten Funktionsweise des Geräts und planen später die Verwendung von Gehirnimplantaten für Menschen.

Wie bereits oben erwähnt, werden Experimente für Schweizer Wissenschaftler durch die europäische Gesetzgebung erschwert. Kurtin und sein Team müssen also noch regelmäßig nach China fliegen, um die Versuchsreihe mit Primaten fortzusetzen.

DOI: 10.1038 / nature.2016.20967

Source: https://habr.com/ru/post/de399023/