Studi telah menunjukkan pemulihan dari kelumpuhan menggunakan metode baru neuroteknologi
Vertebra dalam tubuh kita adalah tulang yang membentuk tulang belakang. Tulang belakang kita mengandung beberapa saraf yang membentang dari otak kita ke bawah sampai punggung bawah. Kita saraf tulang belakang adalah sekelompok saraf dan jaringan terkait yang terdiri dari vertebra tulang belakang ini dan memberikan perlindungan. Sumsum tulang belakang bertanggung jawab untuk mengirimkan pesan (sinyal) dari otak ke berbagai bagian tubuh kita dan sebaliknya. Karena transmisi ini kita bisa merasakan sakit atau menggerakkan tangan dan kaki kita. Cedera tulang belakang adalah trauma fisik yang sangat parah ketika kerusakan terjadi pada sumsum tulang belakang. Ketika sumsum tulang belakang mengalami cedera, beberapa impuls dari otak kita "gagal" untuk dikirim ke berbagai bagian tubuh. Hal ini menyebabkan hilangnya sensasi, kekuatan, dan mobilitas sepenuhnya di mana saja di bawah lokasi cedera. Dan jika cedera terjadi di dekat leher, ini mengakibatkan kelumpuhan seluruh sebagian besar tubuh. Cedera sumsum tulang belakang sangat traumatis dan memiliki dampak signifikan pada kehidupan sehari-hari penderita yang mempengaruhi efek fisik, mental dan emosional yang bertahan lama.
Studi baru yang menjanjikan
Saat ini tidak ada obat untuk memperbaiki kerusakan yang disebabkan oleh cedera tulang belakang karena tidak dapat diubah. Beberapa bentuk pengobatan dan rehabilitasi membantu pasien menjalani kehidupan yang bermanfaat dan mandiri. Banyak penelitian sedang berlangsung dengan harapan bahwa suatu hari nanti akan mungkin untuk mengobati cedera tulang belakang sepenuhnya. Dalam studi terobosan, tim ilmuwan dari Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne dan Rumah Sakit Universitas Lausanne di Swiss, telah merancang terapi baru untuk mempercepat pemulihan dari cedera tulang belakang. Studi yang disebut sebagai STIMO (STImulation Movement Overground) ini telah dipublikasikan di Alam1 dan Nature Neuroscience2. Para ilmuwan menyatakan bahwa temuan mereka didasarkan pada pemahaman yang mereka peroleh dalam menganalisis model hewan melalui penelitian bertahun-tahun.
Para ilmuwan bertujuan untuk meniru perilaku waktu nyata otak dan sumsum tulang belakang. Partisipan dalam penelitian ini adalah tiga orang lumpuh yang pernah mengalami cedera tulang belakang leher dan lumpuh sejak bertahun-tahun (minimal empat). Semua telah menjalani rehabilitasi yang berbeda dan meskipun ada koneksi saraf di lokasi cedera, mereka tidak mendapatkan gerakan. Setelah menjalani protokol rehabilitasi baru yang dijelaskan dalam penelitian ini, mereka dapat berjalan hanya dalam waktu seminggu dengan bantuan kruk atau alat bantu jalan yang menunjukkan bahwa mereka memulihkan kontrol sukarela otot-otot kaki yang lumpuh setelah mengalami cedera.
Penelitian mencapai ini dengan 'stimulasi listrik yang ditargetkan dari sel-sel saraf' di sumsum tulang belakang kayu bersama dengan terapi bantuan beban. Stimulasi listrik sumsum tulang belakang dilakukan dengan tingkat presisi yang sangat tinggi dan ini membuat penelitian ini unik. Stimulasi itu seperti sentakan listrik pendek yang akan memperkuat sinyal dan membantu otak dan kaki peserta yang lumpuh berkomunikasi lebih baik. Untuk tujuan ini, implan – susunan elektroda (16 elektroda ke generator pulsa) – ditempatkan di sumsum tulang belakang yang memungkinkan peneliti untuk menargetkan otot individu yang berbeda di kaki peserta. Implan ini, mesin seukuran kotak korek api pada awalnya dirancang untuk manajemen nyeri otot. Secara teknologi menantang untuk dapat menanamkan perangkat ini melalui pembedahan di daerah tertentu di sumsum tulang belakang. Konfigurasi yang berbeda dari elektroda ini dalam implan mengaktifkan daerah target sumsum tulang belakang dan menirukan sinyal/pesan yang perlu dikirim ke otak untuk dapat berjalan. Di samping stimulasi listrik, pasien juga harus 'berpikir' sendiri tentang menggerakkan kaki mereka untuk membangunkan koneksi neuron yang tidak aktif.
Pelatihan
Penting bagi peserta untuk memiliki waktu dan lokasi yang tepat dari stimulasi listrik sehingga menghasilkan gerakan tertentu. Pulsa listrik yang ditargetkan dikirim oleh sistem kontrol nirkabel. Merupakan tantangan bagi para peserta untuk beradaptasi dan menyelaraskan koordinasi antara 'niat' otak mereka sendiri untuk berjalan dan stimulasi listrik eksternal. Eksperimen tersebut menghasilkan fungsi neurologis yang lebih baik dan memungkinkan para peserta untuk melatih kemampuan berjalan di atas permukaan tanah secara alami di laboratorium untuk jangka waktu yang lama. Setelah seminggu, ketiga peserta dapat berjalan bebas genggam dengan bantuan stimulasi listrik yang ditargetkan dan beberapa sistem pendukung berat badan selama lebih dari satu kilometer. Mereka tidak mengalami kelelahan otot tungkai dan kualitas loncatan mereka konsisten sehingga mereka dapat dengan nyaman mengikuti sesi latihan yang panjang.
Setelah lima bulan pelatihan, kontrol otot sukarela dari semua peserta meningkat secara signifikan. Sesi latihan yang panjang dan berintensitas tinggi seperti itu terlihat sangat baik untuk menjaga plastisitas dengan memanfaatkan kemampuan bawaan sistem saraf kita untuk 'mengatur ulang' serabut saraf dan pertumbuhan sambungan saraf baru. Pelatihan yang lebih lama menghasilkan fungsi motorik yang lebih baik dan konsisten bahkan setelah stimulasi listrik eksternal dimatikan.
Studi sebelumnya yang menggunakan pendekatan empiris telah berhasil di mana beberapa orang lumpuh mampu mengambil beberapa langkah jarak pendek dengan bantuan alat bantu berjalan selama stimulasi listrik diberikan. Ketika stimulasi dimatikan, keadaan mereka sebelumnya kembali di mana pasien tidak dapat mengaktifkan gerakan kaki apa pun dan ini karena pasien tidak 'cukup terlatih'. Aspek unik dari penelitian ini adalah bahwa fungsi neurologis terlihat bertahan bahkan setelah pelatihan berakhir dan stimulasi listrik dimatikan meskipun peserta berjalan jauh lebih baik saat stimulasi diaktifkan. Perawatan pelatihan ini mungkin telah membantu untuk membangun kembali dan memperkuat koneksi saraf antara otak dan sumsum tulang belakang yang telah menjadi non-fungsional akibat cedera. Para ilmuwan senang dengan respons tak terduga dari sistem saraf manusia terhadap eksperimen mereka.
Ini adalah penelitian terobosan untuk pasien yang menderita berbagai jenis cedera tulang belakang kronis dan harapan telah dihasilkan bahwa dengan pelatihan yang tepat mereka dapat pulih. Perusahaan rintisan bernama GTX medis yang didirikan oleh penulis penelitian ini sedang mencari untuk merancang dan mengembangkan yang disesuaikan neuroteknologi yang dapat digunakan untuk memberikan rehabilitasi dalam sistem perawatan kesehatan. Teknologi seperti itu juga harus diuji jauh lebih awal, yaitu segera setelah cedera ketika potensi pemulihan jauh lebih tinggi karena sistem neuromuskular tubuh belum mengalami atrofi lengkap yang terkait dengan kelumpuhan kronis.
***
{Anda dapat membaca makalah penelitian asli dengan mengklik tautan DOI yang diberikan di bawah ini dalam daftar sumber yang dikutip}
Sumber (s)
1. Wagner FB et al 2018. Neuroteknologi yang ditargetkan memulihkan berjalan pada manusia dengan cedera tulang belakang. Alam. 563 (7729). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0649-2
2. Asboth L et al. 2018. Reorganisasi sirkuit kortiko-retikulo-tulang belakang memungkinkan pemulihan fungsional setelah memar sumsum tulang belakang yang parah. Ilmu Saraf Alam. 21(4). https://doi.org/10.1038/s41593-018-0093-5
***
