2013. nov 08.

Kelj fel és járj!

írta: _Maverick
Kelj fel és járj!

Gyakorlatiasabbnak kell lennetek! Amikor holnap elhagyjátok a labort, azt akarom, hogy nézzetek be a rehabilitációs központba, hogy lássátok a sérülteket, amint minden lépésért küzdeniük kell. […] Ezt követően miután hazamentek, gondolkozzatok el azon, hogy mit változtattok meg a kutatásaitokban a következő napon annak érdekében, hogy az életüket jobbá tegyétek!”

- Christopher Reeve a Christopher és Dana Reeve Foundation kutatóihoz -

120531_rat_walking.grid-6x2.jpgGrégoire Courtine-ra elemi erővel hatottak a szavak. Mélyen elgondolkozott, és 10 évvel később úgy állhatott ki a színpadra, hogy kutatócsoportjával a világon elsőként képes volt újra megtanítani járni egy laboratóriumi körülmények közt lebénított patkányt. Tovább után egy megdöbbentő – és igen személyes hangvételű – előadás következik, benne a forradalmi áttörés részleteivel. 

/Az előadás egyelőre sajnos csak angol felirattal érhető el, de bizonyára hamarosan felkerül majd a magyar szövegezés is./

A kísérlet során egy a gerincvelőben okozott sérülés révén lebénított patkányt vizsgáltak, mely elvesztette a hátsó lábai feletti irányítás képességét. Mi szükséges ehhez a kontrollhoz? - tették fel a kérdést a kutatók. Egy autós hasonlattal élve: mi kell ahhoz, hogy egy autó a sofőr szándékainak megfelelő módon mozgásba lendüljön? Három dolog a meglévő alkatrészeken túl: üzemanyag, mely biztosítja a mozgáshoz szükséges energiát; a gázpedál lenyomása, vagyis egy megfelelő parancs; kormányzás, vagyis a mozgás feletti kontroll. Nézzük sorra ezeket a tényezőket az idegrendszer működésére levetítve.

Az üzemanyagot az idegrendszer esetében a neurotranszmitterek jelentik, azok a molekulák, melyek lehetővé teszik a jelek idegsejteken keresztül történő terjedését. A szükséges anyagok koktélját elkészítve azt be tudták juttatni a gerincvelőbe, ezzel a neuronokat felkészítve a „tüzelésre”. A parancs tovaterjedő elektromos jelek formájában érkezik, melyeket a gerincvelő sérülés alatti szakaszába ültetett elektródával helyettesítettek. Ez a két beavatkozás már lehetővé tette azt, hogy a gerincvelő egy vegetatív állapotból visszatérjen a funkcionalitás mezejére. A patkányt egy hevederbe helyezve, és az elektromos stimulációt bekapcsolva azt tapasztalták, hogy az állat képes volt megállni lábain. Sőt, amint a futószalag mozgásba lendült, a végtagok koordinált mozgása is megfigyelhetővé vált (a videón 5:30-tól). Mindez döbbenetes, de nem csak a járás puszta tényének okán, hanem abból a szempontból is, hogy mindez az aggyal való mindennemű kapcsolat nélkül történt. Ez annyit tesz, hogy a lépegetés teljesen önkéntelen reakció volt, az állat mindennek egyáltalán nem volt, nem is lehetett tudatában. Ez egy reflexnek köszönhető, mely a négylábúakban sokkal erőteljesebben jelen van, mint az embernél: ez lehet az eljárás emberre való átültetésének egyik leküzdendő akadálya. A „kormányzás” viszont még a rágcsáló esetében is hiányzott...

rat.jpg

A tudatos kontroll visszaállítása érdekében több heti futószalagon való edzés után olyan körülményeket teremtettek, melyek az agyat bátorították arra, hogy megpróbálja mozgatni a lebénult végtagokat, vagyis hogy jeleket küldjön a lábak irányába. A hevedert egy az állat mozgását követő robotkarra függesztették fel, mely csak megtartotta az élőlényt, de ezen túlmenően semmilyen kényszert nem jelentett annak helyváltoztatására nézve: a 200 kg-os berendezés követni tudta az alany mozgását (hasonlóan ahhoz, ahogy a repülő quadrotorokba is beprogramozható a súlytalanság imitálásának képessége). Eleinte semmi nem történt, azonban néhány hónapnyi megfeszített gyakorlás után az állat elkezdett tétova lépéseket tenni, majd végül már a lépcsőn is felszaladt az őt ott váró elemózsiáért (videó: 8:24)! Először történt ilyesmi a világtörténelemben!

De mégis mi zajlott le a háttérben az eltelt időszakban? Hogyan lehetséges mindez? Azt tapasztalták, hogy a folyamatos stimuláció és az állat állandó igyekezete hatására az agyból érkező idegrostok sűrűsége majd háromszorosára emelkedett, és végül az axon hálózat valaha megfigyelt legkiterjedtebb „újjáépülését” sikerült előidézni: új kapcsolatok születtek a neuronok közt, melyek áthidalták a sérült részt, visszaadva az állatnak elveszettnek hitt lábait... Az agy felnőtt korban való átalakulásának képessége (neuroplaszticitás) mára már teljesen elfogadott és sokszorosan bizonyított tény. Ez az eredmény a jelenség kétségkívül egyik legszebb és legmegdöbbentőbb megnyilvánulása.

Ahogy arra Grégoire rámutatott, a módszer még nagyon távol van attól, hogy embereken is alkalmazni lehessen, de az eredmények biztatóak. Fontos hangsúlyozni, hogy nem mesterséges módon hidalták át a sérülést, nem drótokból építettek új idegi kapcsolatokat, hanem a megfelelő stimulációk alkalmazásával elősegítették az idegsejtek természetes regenerációját. A kulcs az volt, hogy a patkányt rábírták arra, hogy használni akarja lebénult végtagjait. Ez, ha lehet, még elképesztőbbé teszi az egész történetet.

(Ez az alapgondolat visszaköszön számos más, nem a gerincvelő sérüléséhez kapcsolódó, neuroplaszticitáson alapuló terápiás módszerben is, melyekkel még fogunk foglalkozni a későbbiek során.)

A kutatócsoport munkáját bemutató honlapon további gyönyörű videókat és még bőségesebb információt lehet találni. 

Források

TED

Popular Science

National Geographic

Szólj hozzá

agykutatás TED 24fps