Mark Anderson, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Genf, Schweiz

Vernetzen neu gebildeter Schaltkreise durch Rehabilitationstraining

Gefördert in: 2019, 2020, 2021


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Problem: Die Wiederherstellung beschädigter Nerven über eine Verletzung hinweg ist begrenzt

Ansatzpunkt: Kombination einer biologischen Wiederherstellung mit Nervenstimulation und Rehabilitation

Zielsetzung: Vernetzung und Modellierung auswachsender propriospinaler Axone für funktionstüchtige Bewegungsschaltkreisläufe

 

Eine Querschnittsverletzung durchtrennt Nervenverbindungen, die vom Gehirn ins Rückenmark ziehen. Da beschädigte Nervenfasern nur sehr begrenzt wieder auswachsen, kann eine Querschnittsverletzung zu dauerhaften neurologischen Ausfällen führen. Bei einer inkompletten Querschnittslähmung kann Rehabilitationstraining die funktionelle Erholung verbessern, indem es die Reorganisation von Nervenfasern stimuliert, die von der Verletzung nicht betroffen sind. Bei einer anatomisch kompletten Querschnittslähmung sind hingegen alle Nervenfasern an der Verletzungsstelle durchtrennt. Eine Erholung würde eine Nervenfaserstimulation voraussetzen, die ein Wiederauswachsen über die Verletzungsstelle hinweg anregt. Zudem müssten Nervenfasern unterhalb der Läsionsstelle neu vernetzt werden.

Die Forschergruppe hat bereits eine biologische Wiederherstellungsstrategie erarbeitet, die ein nachhaltiges Wiederauswachsen bestimmter Nervenfasern, den propriospinalen Axonen, zeigt. Und zwar in und über die anatomisch komplette Verletzungsstelle hinweg.

Diese neu gewachsenen Nervenfasern haben die Fähigkeit, in bedeutendem Maße elektrisch über die Verletzungsstelle hinwegzuleiten. Jedoch sind sie wie erwartet nicht imstande, die körperliche Bewegung deutlich zu verbessern. Man geht davon aus, dass nach einer kompletten Querschnittslähmung neu gebildete Schaltkreisläufe von Nerven ihre Funktion „wiedererlernen“ müssen. Ähnlich wie bei der kindlichen Entwicklung, passiert das durch Training und Gebrauch. Auf gleiche Art bedürfen neu ausgewachsene Schaltkreisläufe einer gezielten Rehabilitation, die Einbindung in funktionsfähige Netzwerke durch Gebrauch und Training fördert.

Das Team möchte seine biologische Wiederherstellungsstrategie mit der neuesten Neuroprothetik verbinden, um die neu gebildeten Nervenschaltkreise zu vernetzen und zu modellieren - damit funktionstüchtige Bewegungsabläufe entstehen.