Einem jungen Wissenschafter der Technischen Universität Wien ist es gelungen, durch den Nachweis neuronaler Mustergenerationen aufzuzeigen, wie bei Querschnittslähmung Beinbewegungen durch Rückenmarkstimulation ausgelöst werden können.
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Bisher ist es medizinisch nicht möglich, eine komplette Querschnittslähmung so zu überwinden, dass die Beine wie beim natürlichen Gehen wieder vom Rückenmark gesteuert werden können. In Kooperation mit Wissenschaftern aus Houston und Wien hat Karen Minassian im Zuge seiner Dissertation an der Technischen Universität (TU) Wien die neuronalen Muster zur Steuerung der Beinbewegung analysiert und herausgefunden, wieso diese Bewegungen durch relativ simple Neuroprothesen angesprochen werden können. Damit wurde nachgewiesen, dass in unserem Rückenmark neuronale Mustergeneratoren zur Steuerung der Beinbewegung existieren. Für Menschen mit einer Querschnittslähmung besteht ein Hoffnungsschimmer, wieder gehen zu können.
Eine Querschnittslähmung entsteht durch eine Schädigung des Rückenmarkquerschnitts, wodurch Nervenbahnen nicht mehr leiten und motorische, sensible und vegetative Bahnen ausfallen. Die Folge ist, dass die Nerven ab dem geschädigten Rückenmarkbereich über das Gehirn nicht mehr aktiviert werden können, was zum Beispiel die willentliche Steuerung der Beine verhindert.
Rückenmark stimuliert
Eine relativ simple Neuroprothese, die jetzt schon zur Unterdrückung von Spasmen bei Querschnittpatienten verwendet wird, erlaubt es, bei geeigneter Positionierung die neuronalen Mustergeneratoren im Rückenmark anzusprechen. Die Elektrode ist ein Dipol, die im Wirbelkörper, aber außerhalb der Rückenmarksflüssigkeit, implantiert wird. Modellrechnungen und Datenanalysen erklären, dass in den sensorischen Fasern der unteren Extremitäten künstliche neuronale Signale erzeugt werden können.
Der gepulste Elektrodenstrom generiert in den Nervenfasern eine gleichmäßige Folge von Nervenimpulsen, die sich ins Rückenmark fortpflanzen. Dort werden nach mono- oder polysynaptischer Verschaltung Mustergeneratoren für die Beinbewegung aktiviert, die im gesunden Menschen über Bahnen vom Gehirn kontrolliert werden. Die Hauptcodierungsmechanismen sind also hier offensichtlich einfacher als man ursprünglich vermutet hat. Alleine durch Ändern des Stimulationsfrequenzbereichs kommt man von einer einfachen Beindurchstreckung zu rhythmischen schrittähnlichen Bewegungsmustern.
Für seine Forschungsergebnisse, die in seiner Dissertation „Modeling of a human spinal pattern generator for locomotion and its activation by electrical epidural stimulation“ beschrieben sind, wurde Karen Minassian von der TU Wien mit dem TU-BioMed Preis 2004 ausgezeichnet. Der Preis wird zum dritten Mal verliehen und ist mit einer Dotation von 500,- Euro als Anerkennungspreis für die beste Diplomarbeit oder Dissertation auf dem Gebiet der biomedizinischen Technik zu verstehen.
(TU Wien, 20.12.2004 – NPO)
