Neuroprothese zur Beinbewegung bei Querschnittsgelähmten

Elektrode erzeugt Nervenimpulse

Einem Wissenschaftler an der TU Wien ist es gelungen, einen Nachweis für neuronale Mustergenerationen zu erbringen. Durch eine Rückenmarkstimulation können dadurch Beinbewegungen trotz einer Querschnittslähmung verursacht werden. Durch die Analyse der neuronalen Muster zur Steuerung der Beinbewegung ist der Forscher Karen Minassian zu der Erkenntnis gelangt, dass diese Bewegungen durch relativ simple Neuroprothesen angesprochen werden können. Damit wurde der Nachweis erbracht, dass es im Rückenmark neuronale Mustergeneratoren zur Steuerung der Beinbewegung gibt.

Eine Schädigung des Rückenmarkquerschnitts führt zu einer Querschnittslähmung. Bis jetzt ist es nicht möglich, eine komplette Querschnittslähmung zu überwinden. Dazu müsste das Rückenmark die Steuerung der Beine übernehmen. Nervenbahnen sind nicht mehr in der Lage zu leiten und motorische, sensible und vegetative Bahnen fallen aus. Das hat zur Folge, dass die Nerven ab dem geschädigten Rückenmarkbereich über das Gehirn nicht mehr gesteuert werden können, was beispielsweise die willentliche Steuerung der Beine verhindert. Basierend auf den Erkenntnissen des Forschers besteht nun aber für Menschen mit einer Querschnittslähmung die Hoffnung, wieder gehen zu können.

Zur Unterdrückung von Spasmen bei Querschnittspatienten werden relativ simple Neuroprothesen eingesetzt, die bei geeigneter Positionierung die neuronalen Mustergeneratoren im Rückenmark ansprechen. Die Elektrode ist ein Dipol, die im Wirbelkörper, aber außerhalb der Rückenmarksflüssigkeit positioniert wird. Modellrechnungen und Datenanalysen haben ergeben, dass in den sensorischen Fasern der unteren Extremitäten künstliche neuronale Signale erzeugt werden können. In den Nervenfasern werden über den gepulsten Elektrodenstrom regelmäßige Nervenimpulse ausgelöst, die sich ins Rückenmark fortsetzen. Dort kommt es nach mono- oder polysynaptischer Verschaltung zur Aktivierung von Mustergeneratoren für die Beinbewegung. Durch eine Änderung des Stimulationsfrequenzbereichs kommt man von einer einfachen Beindurchstreckung zu rhythmischen schrittähnlichen Bewegungsmustern.