Znanstvenici traže načine za liječenje ozljeda kralježnice s pomoću implantata na bazi grafena, a VR igre mogle bi pomoći u oporavku od moždanog udara
NOVA ISTRAŽIVANJA
Rehabilitacija leđne moždine i posljedica moždanog udara pomoću grafena i video igara
Rijetke su ozljede čovjeka toliko pogubne kao ozljede kralježnice. Nesreća, bolest ili nasilni čin koji djeluju na kralježnicu mogu rezultirati oslabljenom funkcijom - čak i paralizom - gotovo bilo kojeg dijela tijela. Kralježnica je izrazito složena i ima ograničenu sposobnost regeneracije te su sve zdravstvene implikacije obično dugoročne i kronične.
POGLEDAJTE VIDEO: Simptomi moždanog udara
Pokretanje videa...
VIDEO
Iako nije poznat niti jedan način popravka ozljede leđne moždine (SCI), znanstvenici su možda na pragu važnih otkrića. Poduzimaju se novi pristupi za uklanjanje oštećenja živaca, a neki istraživači pokušavaju ponovno oblikovati arhitekturu leđne moždine upotrebljavajući materijale proizvedene u laboratoriju.
Prof. Paula Marques, znanstvenica koja proučava materijale na Sveučilištu Aveiro u Portugalu, sa svojim kolegama pokušava oblikovati posebni biomaterijal u skelu koja može zamijeniti oštećeno tkivo kralježnice. Time će stvoriti aktivnu premosnicu preko ozlijeđenog područja i mozgu dati alternativan put komunikacije s tijelom.
Nadaju se da će tijekom sljedećeg desetljeća ti biomaterijali rezultirati revolucionarnim novim metodama liječenja za 250.000 – 500.000 ljudi koliko ih diljem svijeta na godišnjoj razini doživi ozljedu leđne moždine.
- Čak i maleno poboljšanje u liječenju može dovesti do velike promjene u kvaliteti života - kaže prof. Marques.
Regeneracija živaca
Osim toga, implantat u obliku skele podržao bi regeneraciju prirodnih živčanih stanica, omogućavajući tijelu da na kraju preuzme svoju prirodnu funkciju bez dodatne pomoći.
Prof. Marques glavna je istraživačica na projektu NeuroStimSpinal iz skupine Pathfinder projekata EIC-a, koji se provodi u sklopu programa Horizon 2020 i koji je usmjeren na kombiniranje materijala na bazi grafena s materijalom bogatim proteinima koji potječe iz ljudi i poznat je kao 'decelularizirani izvanstanični matriks'. U ljudskom tijelu izvanstanični matriks daje strukturu i potporu živim stanicama.
Taj spoj matriksa i materijala na bazi grafena stvara 3D strukturu koja vješto oponaša morfologiju originalne leđne moždine. Ona će formirati kralježnicu - takoreći - implantata o kojem se radi u projektu.
Grafen (sloj atoma ugljika) ima iznimna električna svojstva, što znači da provodi struju – a to je preduvjet koji mora zadovoljiti bilo koji materijal koji će se potencijalno upotrijebiti za slanje električnih impulsa duž leđne moždine.
I što je važno, skela je porozna, što znači da stanice i spinalna tekućina mogu prolaziti kroz nju. Također je i biokompatibilna, čime se sprječava da će je tijelo odbaciti, te biorazgradiva, što omogućava da bude programirana da se raspadne tijekom vremena.
Povratak funkcije
Svoj rad prof. Marques opisuje kao 'revolucionaran' i kaže da je potencijalna nagrada vraćanja funkcija ljudima s paralizom ogromna.
- Vidim istinsku nadu. jedino me frustrira što ne možemo brže napredovati u tim istraživanjima - ozljede leđne moždine imaju velik utjecaj na život ljudi - kaže ona.
Dvije su glavne vrste stanica u živčanom tkivu: neuroni, koji prenose električne impulse, i glija-stanice, koje su nevodljive i predstavljaju potporni sustav za neurone.
U laboratorijskim eksperimentima tim projekta NeuroStimSpinal - koji uključuje stručnjake za znanost o materijalima, elektroničko inženjerstvo, fiziku i biologiju - otkrio je da kad se njihova skela 'posipa' embrionskim živčanim progenitorskim stanicama (stanicama koje se same obnavljaju i koje imaju potencijal razviti se u ili neurone ili glija-stanice) i kad se primijeni električni podražaj, 'nediferencirane' matične stanice uspješno se diferenciraju u mješavinu tih dvaju vrsta stanica.
- To je vrlo poticajno. Pokazuje da skela može biti dobro okruženje za ponovni rast živčanih stanica - kaže prof. Marques.
Njezina skupina pripada šačici svjetskih znanstvenika koji su uspjeli postići da se živčane matične stanice razviju u nove stanične linije u laboratorijskim uvjetima.
Međutim, takav uspjeh još uvijek nije postignut kod živih životinja. Prof. Marques želi da sljedeća runda njezinih eksperimenata usmjeri istraživanja SCI u novom smjeru.
U mjesecima koji su pred nama njezin tim transplantirat će minijaturne verzije njihove skele u štakore. Na implantat će putem kontrolne jedinice usađene ispod kože životinje biti primijenjena električna struja kako bi se ubrzao ponovni rast tkiva. Ako se tim eksperimentima dokaže da je regeneracija leđne moždine životinje moguća uz postavljanje skele, prof. Marques prijavit će se za dodjelu novih sredstava kojima će svoj rad podići na višu razinu.
- Nadam se da svojim znanstvenim spoznajama možemo doprinijeti napretku prema popravcima SCI-ja - rekla je.
Katastrofalni moždani udar
Moždani udar još je jedan katastrofalni životni događaj koji može rezultirati oštećenjem živčanog sustava. Osim što su drugi najčešći uzrok smrti diljem svijeta, moždani udari su treći najčešći uzrok nesposobnosti prilagođenih godina života (DALY), mjere koja se upotrebljava za procjenu tereta smrti i bolesti.
Znanstvenici tek trebaju pronaći način kako zamijeniti odumrle moždane stanice koje nastaju kao rezultat ugruška koji blokira dotok krvi i kisika do mozga, no počinju iskorištavati najnoviju tehnologiju – poput napretka na području virtualne stvarnosti (VR) – kako bi pomogli pacijentima da se oporave od nekih dugoročnih posljedica.
Ruke nakon moždanog udara mogu postati ukočene zbog narušenih veza između mozga i mišića ruke. Ta 'spastičnost' može otežati, gotovo onemogućiti osobi da ispravi prste ili uhvati neki predmet.
- Ta oštećenja ruku mogu ozbiljno utjecati na svakodnevni život - kaže dr. Joseph Galea, istraživač neuroznanosti motorike na Sveučilištu u Birminghamu u UK.
- Unatoč snažnom fokusu na poboljšanje velikih, pružajućih pokreta ruke nakon moždanog udara, ne radi se na poboljšanju funkcionalnosti šake - objašnjava.
U sklopu projekta ImpHandRehab dr. Galea želi poboljšati oporavak pokreta šake. Uz financiranje Europskog istraživačkog vijeća, u sklopu ovog projekta od pacijenata koji su doživjeli moždani udar traži se da izvode zadatke koji uključuju sve složenije pokrete šake - što predstavlja oblik rehabilitacije kojim će se u konačnici poboljšati spretnost i kvaliteta života. Korisnici izvode svoje zadatke noseći naglavni komplet za virtualnu stvarnost uparen s rukavicama za snimanje pokreta koje je moguće povoljno nabaviti u prodaji.
Što korisnike motivira da ustraju u svojim zadacima?
Neodoljiva virtualna stvarnost
- Igranje igara. Razvili smo dvije uistinu neodoljive igre virtualne stvarnosti u kojima se ljude nagrađuje kako postaju sve bolji i bolji u nekom zadatku poput bušenja balona ili upravljanja podmornicom. Primijetili smo da će se osoba više potruditi i bolje odraditi zadatak ako je u igri više bodova ili novčića - objašnjava dr. Galea.
Što je najbolje, on i njegovi kolege otkrili su da će, nakon što osoba neko dulje vrijeme igra igru, funkcija šake ostati poboljšana i dalje, čak i nakon uklanjanja naglavnog VR kompleta
- Zamišljamo kako pacijenti upotrebljavaju naše rješenje kod kuće - kaže dr. Galea.
- Moglo bi biti komplementarno tradicionalnim tehnikama rehabilitacije - dodaje.
Istraživanja u ovom članku financiraju se putem Europskog istraživačkog vijeća EU-a, a izvorno su objavljena u časopisu Horizon, časopisu EU-a za istraživanje i inovacije.
Više informacija
Više informacija o tim znanstvenim projektima programa Horizon možete pronaći na poveznicama u nastavku.
Sve što je bitno, na dohvat ruke
Skini aplikaciju za najbolje iskustvo portala. Čitaj, komentiraj i budi uvijek u toku s najnovijim vijestima.
Odaberi temu koju želiš pratiti
Primaj sve nove vijesti o temi i budi u tijeku
