Neue Behandlung bei Querschnittslähmung

23.05.2014
Foto: Mikroelektronensonde des IMM

Die implantierbaren Mikroelektrodensonden sind hauchdünn und flexibel; © Fraunhofer IMM

Für Menschen mit schweren Rückenmarksverletzungen gibt es derzeit keine Aussicht auf Heilung. Eine neue Behandlungsmethode könnte dies künftig ändern: Die Stimulation des Rückenmarks mit elektronischen Impulsen soll Betroffenen helfen, wieder laufen zu lernen.

Im EU-Projekt NEUWalk, das mit etwa neun Millionen Euro gefördert wird, untersuchen Forscher eine neue Methode, die Bewegungsfunktionen nach schweren Verletzungen des Rückenmarks wiederherstellen soll. Das Verfahren beruht auf der elektrischen Stimulation der Nervenbahnen im Rückenmark. „Die Anregung muss unterhalb der verletzten Stelle erfolgen, da die Nervenzellen dort keine hinreichenden Informationen mehr aus dem Gehirn erhalten“, erläutert Dr. Peter Detemple, Abteilungsleiter am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie, Institutsteil Mikrotechnik Mainz IMM und Projektkoordinator von NEUWalk. Hierfür entwickeln Detemple und sein Team flexible, hauchdünne Mikroelektrodensonden, die im Spinalkanal auf dem Rückenmark implantiert werden. Diese mikroprozessorgesteuerten, vielkanaligen Elektroden-Arrays reizen die Nervenbahnen mit elektronischen Impulsen, die von einem ebenfalls implantierten Neurostimulator ausgelöst werden. „Die unterschiedlichen Elektroden des Arrays liegen in der Umgebung der Nervenwurzeln, die für die Bewegungsfunktionen zuständig sind. Sie müssen in bestimmten zeitlichen Abfolgen mit Pulsmustern angesteuert werden, um Bewegungsabläufe zu modellieren und die Motorik zu unterstützen“, sagt Detemple.

In Tests mit Ratten, deren Rückenmark nicht vollständig durchtrennt war, ist dies dem Forscherkonsortium bereits gelungen. Durch Stimulation des Rückenmarks in Kombination mit einem Medikamentencocktail und einem Rehabilitationstraining konnten die Tiere nicht nur Gehbewegungen ausführen, sondern sogar rennen, Stufen erklimmen und Hindernisse überwinden. „Wir konnten Bewegungsabläufe auslösen, indem wir bestimmte Pulssequenzen über verschiedene Elektroden auf das Rückenmark einspeisten“, so Detemple. Der Forscher und seine Kollegen halten es für möglich, auch Menschen wieder zum Gehen zu verhelfen. „Wir hoffen, die Ergebnisse unserer Tierexperimente auf Menschen übertragen zu können. Natürlich werden Rückenmarksgeschädigte nicht ohne Einschränkungen Sport treiben oder lange Wege zurücklegen können. Es geht zunächst darum, dass sie eine gewisse Selbstständigkeit erlangen und sich beispielsweise in ihrer Wohnung bewegen und versorgen oder kurze Strecken ohne Hilfsmittel zurücklegen können“, sagt Detemple.

Noch diesen Sommer wollen die NEUWalk-Forscher ihr System an zwei Patienten testen, die nicht komplett querschnittgelähmt sind. Es findet noch eine eingeschränkte Reizübertragung zwischen Gehirn und Beinen statt. Hierfür entwickeln die Wissenschaftler derzeit maßgeschneiderte Implantate. „Doch selbst wenn die Versuche mit den beiden Patienten erfolgreich verlaufen sollten, wird es noch Jahre dauern, bis das System marktreif ist. Erst muss die Wirksamkeit der Methodik in klinischen Studien an einer größeren Anzahl von Patienten bestätigt werden“, sagt Detemple.

Auch Parkinson-Patienten könnten von den Neuroprothesen profitieren. Die bekanntesten Symptome der Erkrankung sind der Tremor, ein starkes Muskelzittern und ein gebeugter kleinschrittiger Gang, der die Beweglichkeit der Patienten stark einschränkt. Das Nervenleiden wird bisher meist mit Dopaminagonisten behandelt – mit Wirkstoffen, die Dopamin chemisch ähneln, die jedoch bei längerer Einnahme oft starke Nebenwirkungen haben. Im fortgeschrittenen Stadium wird heute oftmals die tiefe Hirnstimulation eingesetzt. Hierbei implantieren Mediziner in einer aufwendigen Operation Elektroden in bestimmte Hirnareale, um dort die Aktivität der Nervenzellen zu stimulieren oder zu hemmen. Im Projekt NEUWalk setzen die Forscher auf die elektrische Rückenmarksstimulation, einen weniger gefährlichen Eingriff, der die Parkinsonsche Symptomatik aber ebenso lindern soll. „Erste Experimente am Tiermodell zeigen vielversprechende Ergebnisse“, sagt Detemple.

COMPAMED.de; Quelle: Fraunhofer Gesellschaft