この技術により、脊髄損傷を負った3人が再び歩けるようになりました

22-year-old Errol Samuels from Queens, New York, who lost the use of his legs in 2012 after a roof collapsed onto him at an off-campus house party near where he was attending college in upstate New York, pauses while walking with a ReWalk electric powered exoskeletal suit to talk to Jim Cesario (R), Spinal Chord Injury Outreach Coordinator, during a therapy session with the ReWalk at the Mount Sinai Medical Center in New York City March 26, 2014. Made by the Israeli company Argo Medical Technologies, ReWalk is a computer controlled device that powers the hips and knees to help those with lower limb disabilities and paralysis to walk upright using crutches. Allan Kozlowski, assistant professor of Rehabilitation Medicine at Icahn School of Medicine at Mount Sinai hospital, where patients like Samuels are enrolled in his clinical trials of the ReWalk and another exoskeleton, the Ekso (Ekso Bionics) hopes machines like these will soon offer victims of paralysis new hope for a dramatically improved quality of life and mobility. The ReWalk is currently only approved by the U.S. Food and Drug Administration (FDA) for use in rehabilitation facilities like at Mount Sinai, as they weigh whether to approve the device for home use as it already is in Europe. Picture taken March 26, 2014. REUTERS/Mike Segar (UNITED STATES - Tags: SCIENCE TECHNOLOGY HEALTH BUSINESS) - GM1EA3S1RU901
Our spinal cord serves as the communication highway between our brain and our body.Image: REUTERS/Mike Segar
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脊髄損傷は、瞬く間にあなたの人生を変えてしまう可能性があります。

しかし今回、二つの主要な科学誌に掲載された研究により、脊髄損傷を負った人々が再び歩くことは可能であることが示されました。

デービッド・ムジーは、6年ぶりに再び歩けるようになった時の「信じられない」ような感覚について語っています。

標的を絞った電気刺激

スイス連邦工科大学ローザンヌ校のグレゴワール・クルティーヌ氏の研究グループは、標的型神経技術と呼ばれる治療法により、脊髄損傷を負った3人が再び歩けるようになったと報告しました。この技術では、EESと呼ばれるタイミングを調整した電気刺激を脊髄の表面に与えます。

Image: Nature

EESは、損傷から4年以上経過していた場合や、被験者に永続的な運動障害(筋肉機能の喪失)や完全麻痺が見られた場合でも、また、それ以前に長期間のリハビリテーションを受けていた場合でも有効でした。

EESの直後に改善が見られ、被験者は麻痺した脚の足首を伸ばすなど、望む動きを生み出すために随意的に筋肉を活性化できるようになりました。

各被験者に合わせてEESを最適化したことで、EESの刺激パターンに適切に合わせて動きのタイミングを調整できるようになりました。5日以内に、参加者は屋外で歩行できるようになり、脚の動きや歩行速度を調整することさえできました。

特に注目すべきは、標的を絞ったEESを数か月間行った後、参加者は以前麻痺していた筋肉を随意的に制御できるようになり、EESがなくてもその状態が保たれたことです。これにより、参加者は研究室の外で歩いたり、自転車に乗ったりさえできるようになりました。

脊髄損傷とは何ですか?

脊髄の損傷は、通常、自動車事故、スポーツに関連した事故、転倒といった外傷性の出来事によって引き起こされます。オーストラリアでは、250~350件の新規脊髄損傷が毎年発生しており、10,000人以上が現在脊髄損傷とともに生活しています。

事故が発生すると、脊柱を構成する椎骨(骨)が脱臼または骨折することがあります。その結果、骨が繊細な脊髄を押して圧迫し、出血や打撲を引き起こします。

この損傷により、損傷部位より下の運動機能(筋肉の動き)と感覚機能の両方が失われます。頸椎(首の部分)より下の損傷は、通常、四肢麻痺を引き起こします。これは四肢すべてが影響を受ける状態です。脊髄の胸椎または腰椎部分の損傷は、通常、対麻痺を引き起こし、体幹、脚、および下半身の麻痺を招きます。

脊髄が完全に断裂することはまれで、ほとんどの人では損傷部位より下にわずかな機能が残ることが多いです。

情報伝達の幹線

脊髄は、脳と身体の間を結ぶ情報伝達の幹線の役割を果たしています。

幹線道路が損傷したり閉鎖されたりすると、目的地に向かって移動することができなくなります。同様に、脊髄が損傷すると、通常は脳と身体の間で伝達される信号やメッセージが目的地に届かなくなります。その結果、筋肉の制御や感覚の喪失、排便・排尿の問題、性機能障害が生じます。

歩行やその他の随意運動は、脳の前部から脊髄内の他の神経細胞へと伝わり、さらに脊髄から関連する筋肉へと伝わる神経を通じて送られる信号によって制御されています。

今回の新たな研究の注目すべき点は、数か月間のEESによって、これらの経路の活動を再開させられる可能性が示唆されたことです。これはこの研究グループのこれまでの研究と一致するものですが、人間においてこのような効果が実証されたのは初めてです。

画期的な一歩

脊髄損傷後の機能回復を目指して数多くの治療法が試みられ、失敗に終わってきた研究分野において、これは前進を示す画期的な一歩です。

他の試みが成功しなかったのには、いくつかの理由があります。まず、脊髄損傷の研究に用いられてきたモデルの多くは、脊髄損傷を負った人々に見られる特定の種類の問題を正確に再現していません。そのため、実験的研究で得られた知見を臨床における有意義な進歩へと転換することが困難でした。

また、脊髄損傷そのものは非常に多様です。すべての損傷が同じというわけではありません。その結果、すべての人に効果的な治療法を見つけることが難しいのです。

実際、クルティーヌ氏の研究グループによる研究でさえ、脊髄の損傷が比較的軽度で不完全な被験者のみが対象となりました。このため、より重度の損傷を負った人々に対する研究の適用可能性は限られるかもしれません。

また、クルティーヌ氏の手法の成功は、治療において連続的ではなく、タイミングを調整したEESを用いたことにも関係があると思われます。これにより、試験の被験者は、自分の脚が空間のどこに位置しているかという感覚(固有受容感覚として知られる感覚)を保つことができました。他の試験ではこのような方法は用いられていませんでした。

今後の展望

これらの研究は画期的な進歩ではあるものの、この分野における今後の研究では、いくつかの限界を克服する必要があります。

まず、この方法では、EES電極を埋め込み、最適な刺激方法を決定するために、被験者は侵襲的で多くの資源を要する一連の処置を受ける必要がありました。身体的または経済的な制約により、これが他の人々にとって実施しにくい場合があります。

さらに、これまでのところ、この治療法は、比較的軽度で不完全な脊髄損傷を経験した、ごく少数の人々でしか試験されていません。これは多くの人々の損傷の重症度を示すものではありません。

今後の研究では、損傷の重症度がより高い場合、例えわずかな損傷していない神経しか残っていない、またはまったく残っていない完全損傷であっても、EESが有効であるかどうかを検証することが極めて重要です。

この技術が日常生活動作の改善につながるかどうかは、まだわかっていません。

また、運動機能は、脊髄損傷を負った人々が経験する多くの症状の一つにすぎないことを忘れてはなりません。対麻痺の方を対象とした調査では、彼らは次のように述べています。膀胱および腸の制御の改善と性機能の回復は、再び歩けるようになることよりも生活の質にとって重要であると。

脊髄損傷を負った人々が慎重ながらも楽観的になる理由はありますが、この分野にはまだ多くの課題が残されています。

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