I mitten av 30-talet märkte Marc Gauthier en krypande stelhet i musklerna. Hans hand skakade när han försökte hålla sig stadigt. Han kämpade för att behålla balansen när han gick.

Sedan började han frysa på plats. När han promenerade längs trånga gator och kör ärenden verkade hans muskler plötsligt koppla från hjärnan. Han kunde inte ta nästa steg.

Gauthier har Parkinsons sjukdom. Den försvagande hjärnstörningen förstör gradvis en typ av hjärncell relaterad till planering av rörelse. Sedan 1980-talet har forskare utforskat flera behandlingar: att transplantera stamceller för att ersätta döende hjärnceller, använda mediciner för att motverka symtom och djup hjärnstimulering - användningen av ett elektriskt hjärnimplantat för att direkt zap de hjärnregioner som koordinerar rörelser.

Även om det var fördelaktigt för många människor, hjälpte sådana behandlingar inte Gauthier helt. Även med en apparat för djup hjärnstimulering och mediciner kämpade han för att gå utan att frysa på plats.

2021 anmälde han sig till ett mycket experimentellt försök. Han fick ett litet implantat insatt i ryggmärgen för att direkt aktivera nerver som förbinder hans ryggmärg och benmuskler. Även om den testades omfattande på icke-mänskliga primater med symtom som liknar Parkinsons, hade terapin aldrig prövats på människor tidigare.

När Gauthier väl anpassat sig till implantatet fann han att han kunde promenera längs Genèvesjöns strand i Schweiz utan någon hjälp efter tre decennier att ha levt med sjukdomen.

"Jag kan nu gå med mycket mer självförtroende", sa han på en presskonferens. Två år efter implantationen, "Jag är inte ens rädd för trappor längre."

Gauthiers framgång tyder på ett nytt sätt att ta itu med rörelsestörningar med ursprung i hjärnan. Implantatet efterliknar de naturliga signalmönster som hjärnan skickar till musklerna för att kontrollera gång, och åsidosätter hans felaktiga biologiska signaler.

"Det finns inga terapier för att ta itu med de allvarliga gångproblem som uppstår i ett senare skede av Parkinsons, så det är imponerande att se honom gå." sade studie författaren Dr Jocelyne Bloch till Natur.

Verket är en "imponerande tour-de-force", sade Drs. Aviv Mizrahi-Kliger och Karunesh Ganguly vid University of California, San Francisco, som inte var inblandade i studien.

En gammal gåta

Det är lätt att ta vår rörelse för given. Att hoppa över en pöl verkar vardagligt. Men för personer med Parkinsons sjukdom är det en rejäl utmaning.

Vi förstår ännu inte helt vad som utlöser sjukdomen. Ett antal gener har varit inblandade. Vad som är uppenbart är att sjukdomen långsamt berövar en person förmågan att röra sina muskler när de associerade nervcellerna skadas. Dessa celler pumpar ut dopamin - en hjärnkemikalie som ofta är kopplad till oväntade "glada" signaler, till exempel efter en överraskande god måltid. Dock har dopamin ett andra jobb: Det är en trafikkontrollant för muskelrörelser.

Dessa signaler bryts ner vid Parkinsons sjukdom.

Ett sätt att behandla Parkinsons är att öka dopaminnivåerna med ett läkemedel som heter levodopa. Djup hjärnstimulering är en annan. Här för forskare in en elektrisk sond djupt inne i hjärnan (därav namnet) för att aktivera neurala kretsar som frigör dopamin. Även om det är effektivt, är förfarandet skadligt för omgivande hjärnvävnad, vilket ofta orsakar inflammation och ärrbildning.

Den nya studien undvek hjärnan helt.

Hitta Hot Spots

I över ett decennium har Dr. Grégoire Courtine vid Swiss Federal Institute of Technology i Lausanne, i samarbete med NeuroRestore, har försökt återkoppla sinne till muskler.

Courtines team konstruerade tidigare ett implantat som hjälpte personer med ryggmärgsskador att gå med minimal träning. Vår hjärna styr musklerna genom ryggmärgen. Om den motorvägen är skadad svarar inte musklerna längre på neurala kommandon. Med utgångspunkt i sitt tidigare arbete försökte teamet utveckla ett liknande implantat för Parkinsons.

Men många mysterier kvarstod: vart ska elektroderna ta vägen? Vilken nivå av elektrisk simulering krävs för att aktivera de neurala kretsarna? Och kommer musklerna att reagera på de konstgjorda signalerna?

Med hjälp av data från apor och människor, både friska och med Parkinsons-eller Parkinsons-liknande symtom i fallet med aporna, tränade teamet ett spinalimplantat för att upptäcka ovanliga gångarter och rörelser som är vanliga i sjukdomen. Detta implantat kan då också stimulera ryggmärgen för att återställa hälsosamma gångmönster.

Implantatet är litet men ändå kraftfullt. Tillverkad av två åtta elektroduppsättningar, använder den olika elektriska stimuleringsmönster för att efterlikna krångligheterna i ett naturligt neuralt kommando. Implantatet placeras i ryggmärgen runt den lilla delen av ryggen, lägre än tidigare enheter. Denna lägre placering engagerar rygg- och benmusklerna bättre för att bibehålla balansen och gå.

Hos apor som kemiskt inducerades för att visa Parkinsons symptom återställde stimulatorn aspekter av deras gång och balans. Aporna kunde röra sig med hastigheter som liknar friska jämnåriga och hade bättre hållning än obehandlade. Viktigt är att implantatet hindrade dem från att falla när de utmanades med hinder - ett problem för avancerade Parkinsonspatienter.

Ett steg framåt

Dessa uppmuntrande resultat ledde till att Gauthier frivilligt ställde upp som den första mänskliga deltagaren i en pågående studie för att testa ryggmärgsstimulering hos personer med Parkinsons.

Gauthier diagnostiserades först med sjukdomen vid 36. Åtta år senare fick han djupa hjärnstimuleringselektroder implanterade och tog medicinen levodopa. Trots det var hans rörelser långsamma och stela, och han snubblade eller ramlade ofta.

För att personifiera hans implantat filmade teamet timmar av video av hans gångmönster. De byggde sedan en modell av hans muskler, skelett och flera leder, såsom höfter och knän. Med hjälp av modellen tränade de mjukvara för att kompensera för eventuella dysfunktioner – så att den kunde dechiffrera användarens avsikt och översätta den till elektriska drag i ryggmärgen för att stödja rörelsen.

Med ryggmärgsimplantatet aktivt var Gauthiers gång mycket närmare den hos en frisk person än någon med Parkinsons. Även om de flesta av hans tidigare behandlingar kunde kontrollera symtomen, kunde han äntligen promenera med lätthet längs en strandväg.

Dessa resultat, även om de är lovande, kommer från bara en person. Teamet vill utöka behandlingen till ytterligare sex personer med Parkinsons nästa år. Dessutom är spinalstimulatorn för närvarande inte en ersättning för djup hjärnstimulering. Under rättegången fick Gauthier sitt djupa hjärnimplantat. Men att lägga till ryggmärgsstimulering minskade hans chanser att frysa och falla.

Parkinsons förblir en gåta. Sjukdomen varierar mellan människor och förändras över tid. Vissa utvecklar tidigt gång- och motoriska symtom; andra visar symtom långt senare. "Det är därför forskare måste testa implantatet på så många människor som möjligt," studieförfattaren Eduardo Martín Moraud berättade El Pais.

Större försök är nödvändiga innan behandlingen förs till hundratusentals människor med Parkinsons i USA. Men för tillfället har en man återfått sitt liv. "Mitt dagliga liv har förbättrats avsevärt," sa Gauthier.

Bildkredit: CHUV Weber Gilles

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://singularityhub.com/2023/11/09/spinal-implant-helps-a-man-with-severe-parkinsons-walk-with-ease-again/