Wenn unser Rückenmark durch einen Unfall verletzt wird, stört oder unterbricht das die Nervenverbindungen zwischen Gehirn und Rückenmark. Die Regionen im Gehirn, die unsere Bewegungen regulieren, können dann nicht mehr richtig mit unserem Muskelapparat kommunizieren. Verletzungen des Rückenmarks führen daher oft zu Bewegungsstörungen oder sogar zu Lähmungen. Unklar war bislang, welche Hirnregionen am stärksten von Rückenmarksverletzungen betroffen sind und ob andere Hirnregionen den Ausfall kompensieren und Bewegungen wie das Gehen wiederherstellen können.
Hypothalamus hilft bei der Genesung
Das hat nun ein Team um Newton Cho von der Universität, der Technischen Universität und der Uniklinik in Lausanne genauer untersucht. Die Neurowissenschaftler untersuchten dafür zunächst Mäuse, die sich von einer Rückenmarksverletzung erholten. Mit hochauflösenden Methoden analysierten sie, welche Hirnareale aktiv sind, wenn die Tiere versuchen zu gehen. Die Tests enthüllten unerwartet, dass beim Laufenlernen eine Gruppe von Neuronen im lateralen Hypothalamus aktiv ist. Diese Hirnregion ist typischerweise für Erregung, Nahrungsaufnahme und Motivation verantwortlich, scheint aber auch bei der Genesung von Bewegungsstörungen wichtig zu sein, schließen die Forschenden. Sie vermuten, dass sich die Nervenzellen in diesem Areal bei Verletzungen neu organisieren, die verbliebenen Nervenenden im Rückenmark aktivieren und so das Laufen wieder möglich machen.
Um das zu überprüfen, stimulierten Cho und seine Kollegen mittels sogenannter tiefer Hirnstimulation gezielt das Hirnareal des lateralen Hypothalamus in Mäusen und Ratten mit verschiedenen Arten von Rückenmarksverletzungen. Dafür implantierten sie den Tieren Elektroden ins Gehirn, die elektrische Impulse an diese Nervenzellen abgeben. Tatsächlich konnten die Tiere nach dem Einschalten der Implantate sofort besser gehen, berichtet das Team. Das bestätigt, dass der laterale Hypothalamus für Bewegungen zuständig ist und legt nahe, dass eine tiefe Hirnstimulation dieses Areals den dort ablaufenden Genesungsprozess beschleunigt. Aber gilt das auch für Menschen?
Hoffnung auf neue Behandlung für Rückenmarksverletzungen
Das testeten die Forschenden bei zwei Patienten, deren Rückenmark bei einem Unfall teilweise durchtrennt wurde und die seither im Rollstuhl sitzen. Beide können zwar noch sehr kurze Strecken laufen, haben aber starke Gehprobleme und benötigen Gehhilfen. Nachdem sie eine tiefe Hirnstimulation des lateralen Hypothalamus erhalten hatten, konnten beide Patienten deutlich besser gehen und ihren Unterkörper besser bewegen, wie Funktionstests ergaben. „Als die Elektrode angebracht war und wir die Stimulation durchführten, sagte die erste Patientin sofort: ‚Ich spüre meine Beine.‘ Als wir die Stimulation verstärkten, sagte sie: ‚Ich verspüre den Drang zu gehen!‘“, berichtet Seniorautorin Jocelyne Bloch von der Uniklinik Lausanne. Durch begleitende und anschließende Reha-Übungen konnten sich die beiden Patienten anhaltend erholen und nach drei Monaten auch dann wieder selbstständig gehen, wenn die Implantate zur tiefen Hirnstimulation ausgeschaltet waren.
