David Mzee ble lam da han brakk nakken i 2010. Med rehabilitering har han fått tilbake en del av førligheten i overkroppen og høyre bein. Og takket være strømstimulering av ryggmargen kan han nå også bevege venstre bein. (Foto: Hillary Sanctuary/EPFL)
David Mzee ble lam da han brakk nakken i 2010. Med rehabilitering har han fått tilbake en del av førligheten i overkroppen og høyre bein. Og takket være strømstimulering av ryggmargen kan han nå også bevege venstre bein. (Foto: Hillary Sanctuary/EPFL)

Slik jobber forskerne med å oppfylle drømmen om å gå igjen

Et viralt videoklipp viser pasienter som får førligheten tilbake. Men betyr det virkelig at ryggmargsskader kan repareres? Vi ser nærmere på et hett forskningsområde.

Publisert

Triumfen i blikket er ikke til å ta feil av. En pasient har reist seg fra rullestolen og tatt et skritt. Og så et til. I fjor høst rapporterte tre ulike forskergrupper i USA og Sveits at de ved å ta i bruk elektrisk nervestimulering og intensiv trening har fått flere pasienter med ryggmargsskader til å gå igjen, med ulike grader av støtte.

Filmklippene på nettet er sterke og har fått stor spredning. De gir et tydelig bilde av hvor langt forskningen har kommet når det gjelder behandling av ryggmargsskader. Men det er mye som gjenstår – pasientene har bare flyttet seg et kort stykke på flatmark, og hvert skritt har vært en voldsom anstrengelse.

– Dette kan ikke brukes i rehabilitering i dag, men det er viktige framskritt for forskningen, for at vi skal kunne forstå prinsipper og hva som er mulig. På sikt kan det utvikles til noe pasienter har nytte av, sier Richard Levi, som er nevrolog og professor i rehabiliteringsmedisin ved Linköping universitet.

Elektroder stimulerer ryggmargen

De tre forskergruppene – ved Mayo Clinic, ved University of Louisville i USA og ved École polytechnique fédérale de Lausanne i Sveits – har angrepet problemet på omtrent samme måte: med såkalt epiduralstimulering, det vil si elektroder som opereres inn og stimulerer ryggmargen med svak strøm. Liknende stimulering har i andre forsøk gitt pasienter tilbake en viss kontroll over hendene.

Nøyaktig hvordan strømmen påvirker nervene er ikke kjent, men forskernes tolkning er at det øker den generelle aktiviteten i ryggmargen, slik at svake signaler fra hjernen blir forsterket. Det forutsetter at pasienten har en såkalt ufullstendig skade – at en del nervetråder i skadeområdet har overlevd.

– Flertallet av pasienter har slike skader, og det ser ut til at de er enda vanligere enn vi trodde før, sier Richard Levi. Selv om en pasient er helt lammet, kan det være noe nervefunksjon igjen, og vi undersøker nå om vi kan måle dette. Vi forsøker å skape og å fange opp nerveimpulser i pasienten, blant annet med fMRI-skanning og transkraniell magnetstimulering. Studien er ikke avsluttet, men en pilotstudie tyder på at mange pasienter har en rest av nerveaktivitet. I fremtiden kan det være viktig kunnskap ved rehabilitering – hvis det finnes hele nervebaner, har vi noe å jobbe videre med.

Innebygget mekanisme for nervereparasjon

Siden Richard Levi traff sine første pasienter med ryggmargsskader på 1980-tallet, har det kommet viktige forbedringer. Ikke minst har legene blitt flinkere til å unngå sekundære skader – det vil si at vev som har klart seg gjennom selve ulykke, blir beskyttet mot for eksempel hevelser. Det har gjort at det nå er færre pasienter med fullstendige skader.

Men på ett område har fremgangen uteblitt – de nervebanene i ryggmargen som er skadet, har ikke latt seg reparere. Slik har det vært selv om legene har blitt stadig flinkere til å reparere nerver i resten av kroppen.

– I det perifere nervesystemet, altså alt unntatt hjerne og ryggmarg, finnes det innebygde mekanismer for nervereparasjon, sier Mikael Svensson, nevrokirurg ved Karolinska universitetssykehus og professor ved Karolinska institutet. Hvis vi kan få nerveendene til å ligge mot hverandre, vil nerven å vokse sammen igjen. Den delen av aksonet, nervetråden, som ikke har kontakt med cellens kjerne, dør, og en ny nervetråd vokser ut langs samme vei. Det tar tid og blir oftest ikke like bra som før skaden, men pasienten får nesten alltid en viss grad av førlighet.

Implantater setter nervetråder på rett kurs

Men i ryggmargen vokser ikke nervetråden ut – der er det full stopp. Det skyldes ikke selve nervecellene, men miljøet rundt dem, forklarer Svensson.

– Ved en skade i ryggmargen dannes både arrvev og nedbrytningsprodukter som blokkerer for veksten. Nervecellene i seg selv har evnen til å reparere seg selv. Vi kan for eksempel få nye aksoner til å vokse ut hvis skaden er akkurat på grensen mellom ryggmarg og en perifer nerve.

Kunnskapen om nøyaktig hva som blokkerer reparasjoner i ryggmargen har blitt bedre de senere årene – og kanskje også muligheten å gjøre noe med det. Mikael Svensson leder nå en studie der forskerne forsøker å behandle lammede pasienter ved hjelp av en liten hul struktur som opereres inn i ryggmargen.

– Her går det flere kanaler som svarer til nervebanene i ryggmargen. Vi kler dem på innsiden med celler fra en perifer nerve – en type vev som stimulerer nervevekst. Ved operasjonen skjærer vi bort den delen av ryggmargen som er skadet. Så setter vi inn røret i snittet.

Nervetrådene løper normalt i ryggmargens hvite substans, og Svensson mener det er der de blokkerende faktorene forekommer – arrvevet og de skadelige proteinene.

– Med tiden oppløses røret opp, som en sukkerbit i vann, og det som da er igjen, er pasientens eget vev, sier han. Forskningen har nå kommet i gang for alvor, og flere pasienter er operert. Men vi kan ikke si noe om resultatet. Vi har sett gode resultater på dyr, men mye som har sett lovende ut i dyrestudier, har ikke kunnet overføres til mennesker. Vi får vente og se.

Nevrale nettverk styrer gangen

Og om det lykkens – hva skjer da? Nervetrådene vil ikke få til å opprette de samme koplinger som før. Det er som å stikke kabler på måfå i en enorm koblingssentral.

– Det korte svaret er at ingen vet, sier Svensson. Men hjernen kan tilpasse seg når nerver kobles om en ny måte etter en skade.

Mange grunnleggende funksjoner, for eksempel det å gå, styres ikke av hjernen, men av små nevrale nettverk i ryggraden, forklarer han. Hjernen gir ordre om at beina skal gå, men den detaljerte styringen av hver muskel skjer fra en såkalt sentral mønstergenerator (Central pattern generator, CPG) i ryggmargen. Ved en ryggmargsskade havner som regel en CPG og de musklene den styrer, på samme side av skaden.

Elektroder (grønne) som stimulerer nerver i ryggmargen til en mann som er lammet fra livet og ned. (Foto: 

SPL)
Elektroder (grønne) som stimulerer nerver i ryggmargen til en mann som er lammet fra livet og ned. (Foto: SPL)

– Derfor tror vi ikke at nervene trenger å vokse tilbake helt riktig for at bevegelsesmønstrene skal fungere igjen. Det handler mer om at hjernen skal oppdage at den har kontakt med ulike CPG-er igjen.

Tiden ikke moden for stamceller

Noe som ikke er med i Mikael Svenssons behandling, er stamceller, til tross for at de ofte nevnes som mulig behandling ved ryggmargsskader.

– Vi er ikke klare for det. Vår førsteprioritet er å ikke skade forsøkspersonene, og stamceller er risikabelt. Men det er et interessant felt. I eksperimenter ser vi at stamceller ser ut til å bidra positivt, ikke først og fremst ved å bli til nerveceller, men ved å roe ned immunforsvaret.

Epiduralstimulering gir bedre livskvalitet

Rullestolen er det mest synlige uttrykket for en ryggmargsskade. At en lam pasient reiser seg, er bokstavelig talt et under av bibelske proporsjoner. Derfor er det ikke overraskende at framskritt innen rehabilitering av ryggmargsskader får mye oppmerksomhet. Men skadene påvirker hele kroppen, og mye av forskningen rettes mot problemer som går mer under radaren.

– Skadene medfører ofte inkontinens, seksuelle problemer, spasmer og smerter, sier Richard Levi. Skader høyt oppe i ryggraden kan påvirke åndedrett, hjerte og blodtrykk. Tapet av følelse er dessuten farlig, siden det kan skjule smerter fra for eksempel en blindtarmbetennelse.

For mange pasienter kan derfor andre tiltak være viktigere enn å øve seg på å gå. Ved University of Louisville har forskningen på epiduralstimulering blitt utvidet fra å fokusere på bare motorikk til å utforske hvordan apparatet kan brukes til å hjelpe pasienten på flere måter. Forskerne har blant annet klart å gjøre noe med kronisk lavt blodtrykk hos fire pasienter.

Også de resultatene ble publisert i høst, men fikk ikke like stort gjennomslag i media – selv om de kanskje er enda viktigere. En av pasientene forteller at nå kan leve et aktivt og selvstendig liv siden hun ikke hele tiden balanserer på grensen til å besvime.

Så hva skal man tro om fremtiden? Når det så etter hvert blir mulig å reparere ryggmargen, vil det handle om teknologi eller kroppen som reparerer seg selv?

– Jeg tror at det blir en kombinasjon, sier Mikael Svensson. Mikrokirurgi, legemidler og elektroniske implantater. Samt store mengder trening, naturligvis. Det er lett å glemme rehabiliteringen, for det høres ikke like spennende ut, men det vil alltid være viktig.

Denne saken ble først publisert i Forskning och Framsteg.

Følsomt samspill mellom nerver og protese

I høst fikk en 45 år gammel svensk kvinne en ny type viljestyrt håndprotese. Den kobles til nervene hennes for å gi både følelse og bevegelsesevne. Den er en videreutvikling av en armprotesen som Forskning och Framsteg skrevet om tidligere (Världens första implantat som styrs av viljan i F&F 4/2013), og den har mye bedre finmotorikk.

– Å feste protesen ved underarmen i stedet for overarmen er en utfordring, men det gir oss også mye større muligheter, siden vi får tilgang til flere nerver og muskler, forklarer Max Ortiz Catalán, som leder arbeidet ved Chalmers laboratorium for biomekatronikk og nevrorehabilitering, der teknologien er utviklet, i samarbeid med bedriften Integrum i Göteborg.

Forsøk med tankestyrte proteser har foregått rundt om i verden i flere år. De spennes normalt fast utenpå kroppen som vanlige proteser og styres ved hjelp av elektroder festet på huden. Forskerne i Göteborg opererer i stedet inn koblinger og elektroder i kroppen. Elektrodene plasseres ved muskler og nerver, og titanfestene kan vokse fast i skjelettet på omtrent samme type som tannimplantater i et kjevebein. Det gjør at protesen sitter bedre og at signalene blir mer pålitelige, forklarer Ortiz Catalán.

Protesene har trykksensorer som sender informasjon videre til nervene som elektriske impulser. Pasienten får derfor følelsesinntrykk fra protesen – men ikke like detaljert som fra en virkelig kroppsdel.

– Den første versjonen vår hadde ikke noen form for følelse. Det er vanskelig å bruke protesen uten følelse. For eksempel er det viktig å vite hvor hardt man skal holde i ting. Alle som har forsøkt å gå på et bein som har sovnet, vet det sier Ortiz Catalán.

Selve protese kan faktisk få enda mer følsomme fingertupper enn en ekte hånd, forklarer han. Men enn så lenge går det ikke an å sende så detaljert informasjon til hjernen.

– Skal vi komme i nærheten av følelsen i en ekte hånd, trengs en helt annen teknologi. Et spennende forslag er optogenetikk, altså å styre celler med lyssignaler. Men det ligger langt inn i fremtiden.

Tror du at mennesker vil ønske å skifte ut friske kroppsdeler når protesene blir mer avanserte?

– Jeg får allerede e-poster om dette fra folk rundt omkring i verden, sier Ortiz Catalán.

© Forskning och Framsteg. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.