Research press release


Nature Neuroscience

Regaining running in paralyzed rats

薬物療法、電気刺激、定期的な運動の併用複合療法によって、麻痺ラットが歩けるようになり、トレッドミル上で走れるようにまでなった。Nature Neuroscience(電子版)に報告されるこの研究結果は、対麻痺ラットが歩行を再度修得するのに、切断した神経繊維の再生は必要がないことを示唆している。この発見は今後、脊髄損傷後のリハビリテーションに対して影響を与えることになるだろう。


G Courtineらは、ラットを後肢による自発的な運動ができないような完全な脊髄損傷状態にし、これらの麻痺ラットに対して、適切な薬剤を投与し、脊髄の損傷部に特定の電気信号を加えながら、トレッドミル上での運動を行わせた。これによって、脊髄の律動運動回路と、麻痺した後肢における歩行動作が誘起できた。数週間にわたりトレッドミル上で毎日トレーニングしたところ、完全荷重負荷状態における歩行が可能になり、さらに後方、側方への歩行、走行までもが回復した。


A complex combination of drugs, electrical stimulation and regular exercise can enable paralyzed rats to walk and even run on a treadmill. The study published online this week in Nature Neuroscience suggests that regeneration of severed nerve fibers is not required for paraplegic rats to learn to walk again. This finding may have implications for rehabilitation after spinal cord injuries

The spinal cord contains nerve circuits that can by themselves, without input from the brain, generate rhythmic activity to drive leg muscles in a way that resembles walking. Numerous studies have attempted to tap into this circuitry to help victims of spinal cord injury, but while leg motion can indeed be elicited, no weight-bearing walking has yet been achieved.

Gregoire Courtine and colleagues subjected rats to a complete spinal injury, such that they had no voluntary movement in their hind limbs. They set these paralyzed rats on a slowly moving treadmill while administering certain drugs as well as applying specific electrical currents to the spinal cord below the point of injury. This triggered the spinal rhythm-generating circuitry and elicited walking motion in the paralyzed hind limbs. Daily treadmill training over several weeks enabled full weight bearing walking, even backwards, sideways, and running.

The rats' injury still left the connection between the brain and the spinal cord-based rhythmic walking circuitry interrupted. The rats were therefore unable to walk of their own accord. In human patients, since neuroprosthetic devices may in principle bridge spinal cord injuries to some extent, activating the spinal cord rhythmic circuitry as this study has may help in rehabilitation after spinal cord injuries.

doi: 10.1038/nn.2401

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