Eigentlich könnte das Rückenmark auch ganz alleine laufen. Zumindest bei Nagern hat Professor Dr. Grégoire Courtine vom Brain Mind Institute der École Polytechnique Fédérale in Lausanne das bereits bewiesen. 60 % der Muskelaktivität der Beine werden über Reflexe, Interneurone und Netzwerke gelenkt. Stellt man querschnittgelähmte Tiere auf ein Laufband, beginnen sie deshalb plötzlich, scheinbar von selbst Schritte zu machen. Vorausgesetzt man stimuliert das Rückenmark in ihrer Lendenwirbelsäule vorher medikamentös und reizt die Hinterhörner mit einer auf die Dura aufgebrachten Elektrode.

Ähnliches funktioniert beim Menschen, so demonstrierten im September zwei konkurrierende Forschergruppen von der Mayo Clinic in Rochester, Minnesota, und der University of Louisville in Kentucky. Durch monatelanges Training und elektrische epidurale Dauerstimulation ermöglichten sie fünf Patienten an Krücken ein paar Schritte.

Mit Stimulation freihändiges Fortbewegen möglich

Prof. Courtine hat das Verfahren zusammen mit der Neurochirurgin Professor Dr. Jocelyne Bloch vom Universitätskrankenhaus Lausanne deutlich weiterentwickelt. Dank seiner STIMO-Technik (Stimulation Movement Overground) gelang es drei Männern nach einer jahrelang zurückliegenden traumatischen Halswirbelsäulenverletzung und unvollständiger Querschnittlähmung erstmals, auch nach Abschalten der elektrischen Impulse zu gehen. Wurde das unter die Haut implantierte Gerät angelassen, konnten sie sich freihändig und teilweise ohne Körpergewicht-Entlastung durch Stütze oder Aufhängung selbstständig über längere Strecken fortbewegen.

Der Ort der Stimulation ist der gleiche wie zuvor: die Hinterhörner des Rückenmarks. Dank der Rückkoppelung der dort einlaufenden sensorischen Informationen mit den motorischen Vorderhornzellen, lassen sich über Interneurone die Muskeln direkt innervieren. Ein weiterer Effekt, so die Theorie, ist, dass die spinalen Netzwerke für die Rückmeldungen aus den Muskelspindeln und die wenigen Hirnsignale, die sie weiter erreichen, hellhöriger werden. Bei den Betroffenen wurde die Läsion noch von einzelnen Bahnen überbrückt. Ähnliches gilt für mehr als 50 % aller Querschnittgelähmten.

Die Dauerstimulation der Konkurrenz hat seiner Meinung nach diese sensorischen Signale aus der Peripherie abgewürgt. Um dies zu verhindern, erregte das Lausanner Team das Rückenmark nur temporär, und zwar dann, wenn der Patient laut Bewegungsmessern und EMG-Ableitungen zur Bewegung ansetzte. Und es wurden nur die bestimmten Muskelgruppen zugeordneten Bereiche stimuliert. Schon nach einer Woche machten die Patienten selbstständig – aber von Hilfsmitteln gestützt – die ersten Schritte.

Besserer Effekt bei Patienten mit frischer Verletzung?

Dass sie nach fünf Monaten Training sogar ohne Stimulation laufen konnten, führten die Forscher darauf zurück, dass die Übungseinheiten die neurologische Plastizität anregen. „Das Nervensystem hat weit stärker reagiert als wir erwartet haben“, so Prof. Courtine. Er glaubt, dass sich sowohl in Rückenmark wie Gehirn neue Nervenverbindungen bildeten. Bei Patienten mit frischeren Verletzungen könnte dieser Effekt noch viel besser funktionieren. Deshalb will er im kommenden Jahr die Technologie in einer Studie bei Betroffenen vier Wochen nach ihrer Verletzung ausprobieren.

1. Wagner FB et al. Nature 2018; 563: 65-71
2. Formento E et al. Nat Neurosci. 2018; online first