Bei Querschnittlähmungen ist ein Teil des Rückenmarks durchtrennt. Die Reizleitung vom Gehirn in die Beine ist dadurch unterbrochen: Die Beine, rein funktional noch gesund, lassen sich nicht mehr bewegen.
Dieses Problem umgingen Lausanner Forscher jetzt an gelähmten Ratten. «Wir haben volle Kontrolle über die Hinterbeine der Ratten», sagt Neurowissenschaftler Grégoire Courtine von der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL).
«Sie haben keinerlei willentliche Kontrolle über ihre Gliedmassen, aber das durchtrennte Rückenmark kann reaktiviert und stimuliert werden, um einen natürlichen Gang auszulösen. Wir können in Echtzeit steuern, wie sich die Ratten vorwärtsbewegen und wie hoch sie ihre Beine heben.»
Je mehr Strom, desto höher das Bein
Die Wissenschaftler untersuchten Ratten, deren Rückenmark auf halber Rückenhöhe vollständig durchtrennt war. Die Signale aus dem Gehirn erreichten den unteren Teil der Wirbelsäule also nicht mehr. Dort implantierten sie anschliessend elastische Elektroden und stimulierten sie elektrisch.
Die Forscher stellten fest: Wie hoch die Ratten ihre Beine anheben, hängt von der Stromfrequenz ab. Nach einer zusätzlichen Analyse des Gangs der Ratten gestalteten sie die elektrischen Reize so, dass sich die Gehbewegungen der Ratten an auftauchende Hindernisse und Treppen anpassten.
«Wir sind überzeugt, dass diese Technologie eines Tages die Lebensqualität von Menschen mit neurologischen Erkrankungen deutlich steigern könnte», sagt Mitautor und Neuroingenieur Silvestro Micera. Courtine und Micera gehen gemeinsam mit ihren Kollegen am EPFL-Zentrum noch einen Schritt weiter: Sie prüfen auch die Möglichkeit, vom Hirn ans Bein gesendete Signale zu entschlüsseln und diese Information zur Stimulation des Rückenmarks zu nutzen.
Patiententests in Sicht
Bereits nächsten Sommer könnten die neuen Erkenntnisse an Patienten getestet werden. Sie werden dann aufs Laufband gehen, wo sie an einem Aufhängesystem befestigt sind. 14 Infrarotkameras peilen reflektierende Markierungen am Körper des Patienten an, zwei Videokameras zeichnen die Bewegungen auf.
All dies generiert grosse Mengen an Daten über Bein- und Körperbewegungen. Diese Informationen können für eine umfassende Überwachung und Feineinstellung der Geräte vollständig synchronisiert werden, um so beim Patienten eine intelligente Unterstützung und eine anpassungsfähige elektrische Rückenmarkstimulierung zu erzielen.
