Junqian Xu, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York, New York, USA

Entwicklung personalisierter Biomarker mit Bildgebung für Neuroplastizität

Gefördert in: 2019, 2020, 2021


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Problem: Wie wird die angeborene Fähigkeit nutzbar, Nervenverbindungen vom Gehirn zum Körper wiederherzustellen?

Ansatzpunkt: Monitoring von Neuroplastizität bei Gehtraining mit Exoskelett

Zielsetzung: Entwicklung objektiver Biomarker, um therapeutische Strategien zu bewerten

 

Nach einer Querschnittslähmung bleiben meist Nervenverbindungen über die Verletzungsstelle hinweg bestehen. Über diese erhalten gebliebenen Rückenmarksfasern kann das zentrale Nervensystem funktionstüchtige Verbindungen zwischen Gehirn und Körper wiederherstellen. Hierzu bedient es sich Steuermechanismen, die als Neuroplastizität bezeichnet werden. Dieser Vorgang ist derzeit nur wenig verstanden. Rehabilitation strebt danach, diese angeborene Fähigkeit der Neuroplastizität zu fördern und funktionelle Erholung zu erreichen. Zum Beispiel führt ein gestütztes Gehtraining bei querschnittsverletzten Patienten zu einer Zunahme an Muskelmasse, einer verbesserten Herz-Kreislauffunktion, einer Abnahme an Spastizität und Schmerz sowie zum Erhalt der Knochendichte. Fortschritte in der Robotertechnologie haben dazu geführt, mit einem Motor angetriebene Exoskelette zu entwickeln, die querschnittsverletzte Patienten helfen, sich fortzubewegen. Dies ermöglicht vielleicht zukünftig den Zugang zu einer alltagstauglichen Gehfunktion und den genannten weiteren Vorteilen für Patienten mit Para- und Tetraparese unterschiedlichsten Schweregrades. Vorangehende Studien an der Icahn School of Medicine at Mount Sinai haben gezeigt, dass einige Patienten mit Para- oder Tetraparese damit bis zu einer Stunde gehen konnten. Sicherheit und Durchführbarkeit in der Nutzung dieser Technologie wurde in diesen Studien bewiesen. Dieses technische Hilfsmittel wurde kürzlich auch in den Ablauf von stationären Rehabilitationsprogrammen bei Querschnittslähmung etabliert.

Diese Studie nutzt die ersten Erfahrungen des Gehtrainings mit Exoskelett und nimmt detaillierte MRT-Bilder von Struktur und Funktion des Gehirns querschnittsverletzter Patienten kurz nach einer Querschnittslähmung auf. Die MRT-Bildgebung findet vor und nach dem Gehtraining mit einem Exoskelett im Krankenhaus statt. Nach einem Jahr erfolgt eine MRT-Verlaufskontrolle. Klinische und neurophysiologische Tests werden zu den gleichen Zeitpunkten durchgeführt, um die Beinfunktion zu bewerten. 

Die Studienergebnisse werden die strukturellen und funktionellen Veränderungen nach dem gestützten Gehtraining im zentralen Nervensystem durch Neuroplastizität abbilden. Eine umfangreiche neurologische Bildgebung wird ein solides neuroanatomisches Fundament schaffen, damit in der Zukunft objektive Biomarker entwickelt werden können. Mit diesen Biomarkern könnten für jeden einzelnen Betroffenen die Wirksamkeit einer spezifischen Therapie besser bewertet und im Einzelfall vorausgesagt werden, inwiefern diese konkrete Therapieform zur Erholung nach einer Querschnittsverletzung beiträgt. Es wäre ein sehr wichtiger Schritt hin zu einem individualisierten, effektiveren Rehabilitationsansatz mit besserem Erfolg.