Estudo descobre os neurônios específicos que podem restaurar a capacidade de andar após paralisia

Estimular neurônios específicos ajuda as pessoas a andar novamente após lesão na coluna, de acordo com um estudo publicado na revista Nature.

Nove pessoas com paralisia da parte inferior do corpo melhoraram sua capacidade de andar após receber estimulação elétrica na coluna, com os pesquisadores mapeando os neurônios que pareciam ter promovido essa recuperação.

A estimulação elétrica da medula espinhal é frequentemente usada para aliviar a dor em pessoas com lesões na medula espinhal. Na última descoberta, a estimulação elétrica também acelerou a recuperação da caminhada entre pessoas com lesões na medula espinhal que tinham neurônios funcionais suficientes na área afetada.

“Imitamos a maneira como a medula espinhal é normalmente ativada por sinais elétricos do cérebro quando você caminha, estimulando eletricamente o ponto certo da medula espinhal no momento certo para mover os músculos das pernas”, diz Jocelyne Bloch, da Universidade de Lausanne, Suíça.

A equipe implantou dispositivos elétricos na medula espinhal de nove pessoas que tiveram lesões em uma área semelhante da medula espinhal. Seis dos participantes tinham alguma sensação nas pernas, mas pouca ou nenhuma capacidade de movê-las, enquanto os três restantes não conseguiam sentir ou mover as pernas.

A estimulação elétrica foi aplicada na medula espinhal dos participantes, sendo o padrão e a localização desses pulsos personalizados por meio de uma inteligência artificial. Os participantes foram então solicitados a caminhar o mais longe possível em 6 minutos.

Com o apoio de uma estrutura, a estimulação elétrica permitiu que eles caminhassem cerca de 25 metros, em média.

Nos cinco meses seguintes, eles continuaram a receber essa estimulação elétrica, juntamente com sessões de fisioterapia guiadas, até cinco vezes por semana. Ao final do período de estudo, eles poderiam caminhar cerca de 50 metros em 6 minutos, em média.

Quatro dos participantes podiam até andar sem qualquer estimulação elétrica, sugerindo que a terapia induziu a religação sustentada dos neurônios da medula espinhal.

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Para entender melhor como isso ocorreu, os pesquisadores induziram lesões na medula espinhal em camundongos, paralisando suas patas traseiras. Eles então implantaram um dispositivo que transmitia pulsos elétricos às espinhas dos animais. Sua capacidade de andar melhorou posteriormente.

Em seguida, os pesquisadores mapearam a atividade gênica dos neurônios no local da lesão na coluna vertebral dos camundongos, o que revelou que um certo tipo de neurônio se tornou mais ativo após a estimulação elétrica.

Eles então usaram uma ferramenta genética, que pode ser controlada pela luz, para silenciar e reativar os neurônios ligados à recuperação da caminhada. Os ratos reabilitados só podiam andar quando os neurônios eram ligados.

“Depois de uma lesão na medula espinhal, você tem muita atividade caótica em que muitos neurônios estão tentando funcionar”, diz Bloch. “A reabilitação elétrica organiza a rede de células e você realmente aumenta a atividade de um tipo específico de célula, enquanto todas as outras células não são ativadas.”

Os pesquisadores também descobriram que silenciar esses neurônios em camundongos que não foram paralisados teve muito pouco efeito em sua capacidade de caminhar.

“Essas células são importantes para a recuperação da marcha em camundongos feridos, mas quando as desativamos em camundongos saudáveis sem lesões, isso dificilmente afetou sua capacidade de andar”, diz Bloch.

“A identificação de um tipo de célula organizadora de recuperação é um grande passo em nossa compreensão dos mecanismos subjacentes à reabilitação com estimulação elétrica”, escreveram Kee Wui Huang e Eiman Azim, do Salk Institute for Biological Studies, na Califórnia, em um artigo de opinião que acompanha o estudo.

No futuro, a manipulação desses neurônios pode revelar novas maneiras de melhorar a capacidade de caminhar após a paralisia, escreveram Huang e Azim.

No estudo, os pesquisadores contextualizam que uma lesão na medula espinhal interrompe os caminhos do cérebro e do tronco cerebral que se projetam para a medula espinhal lombar, levando à paralisia.

Nesta pesquisa, mostrou-se que a estimulação elétrica epidural (EEE) espaço-temporal da medula espinhal lombar aplicada durante a neurorreabilitação (EEE-REHAB) restaurou a marcha em nove indivíduos com lesão medular crônica. Essa recuperação envolveu uma redução na atividade neuronal na medula espinhal lombar de humanos durante a caminhada.

A hipótese é que essa redução inesperada reflete a seleção dependente da atividade de subpopulações neuronais específicas que se tornam essenciais para um paciente andar após uma lesão na medula espinhal.

Para identificar esses neurônios putativos, modelou-se os recursos tecnológicos e terapêuticos subjacentes à EEE-REHAB em camundongos. Aplicou-se sequenciamento de RNA de núcleo único e transcriptômica espacial às medulas espinhais desses camundongos para mapear um atlas molecular espacialmente resolvido de recuperação da paralisia. Em seguida, empregou-se tipo de célula e priorização espacial para identificar os neurônios envolvidos na recuperação da caminhada.

Emergiu uma única população de interneurônios excitatórios aninhados em lâminas intermediárias. Embora esses neurônios não sejam necessários para andar antes da lesão da medula espinhal, demonstrou-se que eles são essenciais para a recuperação da marcha com EEE após lesão da medula espinhal.

Aumentar a atividade desses neurônios fenocopiou a recuperação da caminhada possibilitada pela EEE-REHAB, enquanto a ablação deles impediu a recuperação da caminhada que ocorre espontaneamente após lesão medular moderada.

Assim, identificou-se uma subpopulação neuronal organizadora da recuperação que é necessária e suficiente para recuperar a marcha após a paralisia. Além disso, essa metodologia estabelece uma estrutura para usar a cartografia molecular para identificar os neurônios que produzem comportamentos complexos.

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Fontes:
Nature, publicação em 09 de novembro de 2022.
New Scientist, notícia publicada em 09 de novembro de 2022.