Rehabilitation: Mediziner trainieren gelähmten Ratten das Laufen wieder an

Mit Medikamenten, elektrischen Impulsen und Laufbandtraining können gelähmte Ratten sich wieder bewegen. Der Therapieansatz könnte eines Tages auch Menschen helfen.

© EPFL

Nach einigen Wochen Rehabilitation konnten gelähmte Ratten mithilfe eines Roboterarms wieder laufen.

Wissenschaftler aus der Schweiz haben ein beeindruckendes Verfahren entwickelt, um gelähmten Ratten das Laufen wieder zu ermöglichen. Die Nager mit schweren Rückenmarksverletzungen können dabei ihre paralysierten Hinterläufe wieder bewusst kontrollieren. Mit einer speziellen Halterung rennen die Tiere sogar wieder, steigen Treppen und weichen Hindernissen aus. Gelungen ist dies einem Forscherteam um Grégoire Courtine vom Swiss Federal Institute of Technology (EPFL).

Im Magazin Science berichten die Wissenschaftler von ihrem Erfolg. Courtine und seine Kollegen nennen ihr Verfahren Neuro-Rehabilitation. Mit einem Medikament regten sie zunächst motorische Nervenzellen der Tiere an und stimulierten unter anderem Rezeptoren, die auf Dopamin, Serotonin und Adrenalin reagieren. So weckten sie schlafende Neurone im beschädigten Rückenmark der Ratten. Die Nervenzellen hatten zuvor keine Befehle mehr vom Gehirn erhalten, da die Forscher ihre Verbindung komplett durchtrennt hatten. Damit waren die Hinterbeine der Tiere vollständig bewegungsunfähig.

Kurz nachdem Courtine und sein Team den Ratten das Medikament gespritzt hatten, platzierten sie elektrische Impulse über Elektroden an die verletzten Stellen im Rückenmark. Die Voraussetzung für wieder bewegliche Beine war so erfüllt. Anschließend spannten die Forscher die Tiere in eine roboterähnliche Vorrichtung ein, die den Tieren das Laufen auf ihren Hinterbeinen erleichtert und sie abfängt, sobald sie das Gleichgewicht verlieren. Tatsächlich steuerten die Nagetiere die Bewegungen ihrer Hinterläufe nun wieder selbst.

Nach zwei bis drei Wochen Training machten die Ratten ihre ersten selbstständigen Schritte. Schon bald legten sie eine Strecke von 21 Metern in drei Minuten zurück, schreiben die Forscher. Sie trugen dabei ihr Körpergewicht allein und bewegten ihre Beine willentlich. Das Training ließ neue Nervenverbindungen im Rückenmark der Tiere wachsen. Schließlich umlagerten die Nervenverbindungen die verletzten Bereiche und erneuerten die Leitung ins Gehirn. Nach rund neun Wochen konnten die Nager bereits aus eigener Kraft nicht nur gehen, sondern auch rennen, Stufen und Hürden überwinden.

Wichtiger Schritt für Therapien auch beim Menschen

Offenbar treibt die Willensstärke der Tiere den Erfolg der Reha an. Ratten, die die Forscher ebenfalls elektrochemisch behandelten und aufs Laufband setzten, aber nicht mit dem Roboterarm trainierten, zeigten weit weniger große Fortschritte. Bereits vor drei Jahren hatten die Schweizer Forscher gezeigt, dass solche Tiere ihre Bewegungen nicht bewusst steuern können, weil die Nervenverbindungen zwischen den Hinterbeinen und dem Gehirn größtenteils getrennt blieben. Vielmehr gab das Laufband allein den Anstoß für die Bewegungen.

Der kombinierte Rehabilitationsansatz von Courtine sei ein wichtiger Schritt für moderne Therapien, sagt der Mediziner Jan Schwab von der Abteilung Experimentelle Neurologie an der Charité Berlin. Zwar lassen sich Tierversuche oft nur sehr schwer auf den Menschen übertragen, doch die grundsätzlichen Erfolge der Rattentherapie sind überzeugend und nachvollziehbar.

"Beim Menschen ist Rehabilitation die bislang einzige geprüfte Therapie nach einer Querschnittverletzung", sagt der Mediziner, "sie führt zu wichtigen, jedoch deutlich begrenzten Verbesserungen." So könnten bereits einige Patienten, bei denen das Rückenmark nicht vollständig durchtrennt ist, mit Hilfe von langwierigem Laufbandtraining lernen, ihre Beine oder Arme zumindest wieder etwas zu bewegen. "Wir brauchen aber mehr." Die  Regenerationskraft im stimulierten und verletzten Rückenmark sei erstaunlich. "Wir haben lange geglaubt, dass das Rückenmark sich nach Verletzungen nicht erholen kann." In jüngerer Zeit hätten einige Studien gezeigt, dass diese Annahme falsch gewesen sei.

Dietmar Fischer von der Neurologischen Klinik der Universität Düsseldorf sagt, die Ergebnisse der Rattenstudie seien klinisch sehr relevant. Allerdings ließen sie sich nicht ohne Weiteres auf Menschen übertragen, da zum Beispiel ihre Nervenfasern anders verliefen. Die Schweizer Forscher wollen trotzdem versuchen ihr Verfahren in den kommenden Jahren mit gelähmten Patienten zu erproben. Erste Versuche könnten frühestens in zwei Jahren beginnen.