Rückenmark: Muskelspindeln als Reparatur-Starter

19. Dezember 2014
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Nach einer partiellen Rückenmarksverletzung kann der Körper seine grobmotorischen Fähigkeiten wiedererlangen. Dies ist nur möglich, indem Muskelspindeln und assoziierte sensorische Kanäle aktiviert und dadurch neue Verschaltungen der Nervennetzwerke gefördert werden.

In Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe von Prof. Grégoire Courtine an der EPFL in Lausanne konnte das Team von Prof. Silvia Arber am Biozentrum der Universität Basel und am Friedrich Miescher Institut for Biomedical Research (FMI) im Mausmodell nun zeigen, warum sich nach partiellen Rückenmarksverletzungen gelähmte Gliedmaßen wieder bewegen lassen: Im Muskel liegende Sensoren, die sogenannten Muskelspindeln, aktivieren durch ihre Impulse ans Rückenmark über sensorische Rückkoppelung die Reparatur des beschädigten Nervennetzwerks.

Die Muskelspindeln geben Startschuss zur Heilung

Durch Bewegung der Gliedmaßen werden die sensorischen Nervenverbindungen vom Muskel zum Rückenmark stimuliert und so die Reparatur des motorischen Nervennetzwerks angeregt. Dadurch können grobmotorische Bewegungen wieder hergestellt werden. Ohne funktionsfähigen Muskelspindelkanal ist dies allerdings nicht möglich. „Die sensorischen Feedback-Loops der Muskelspindeln sind also ein wichtiger Schlüssel im Heilungsprozess“, so Silvia Arber. Diese Impulse können auch nach einer Rückenmarksverletzung zurück ans zentrale Nervensystem geleitet werden – also auch dann, wenn der Informationsfluss vom Gehirn in Richtung Muskel nicht mehr funktioniert.

„Das bedeutet, dass ein wichtiger Auslöser für den Reparaturprozess die Informationen vom Muskel ans zentrale Nervensystem sind, also nicht nur Informationen, die das Gehirn top-down an die Muskeln sendet“, sagt Erstautorin Aya Takeoka. Zudem konnten die Forscher zeigen, dass es nach einer Verletzung lediglich möglich ist, grobmotorische Bewegungsfähigkeiten spontan wieder herzustellen. Die Feinmotorik blieb dauerhaft verloren.

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Nervenfaserendigungen (orange) an einer Muskelspindel. (Bild: Universität Basel, Biozentrum)

Therapien müssen an der Aktivierung der Muskelspindeln ansetzen

Die Aktivierung der Muskeln ist unerlässlich, um eine Reparatur des Nervennetzwerks nach einer Rückenmarkverletzung in Gang zu bringen. Ziel jeder Form der Bewegungstherapie sollte es demnach sein, die Muskeln möglichst umfangreich passiv zu trainieren. Denn je intensiver die Muskeln im natürlichen Bewegungsablauf eingesetzt werden, desto besser ist die Stimulierung der Muskelspindeln. Auf diesem Weg haben die Reparatur des Nervennetzwerkes und damit die Wiedergewinnung der grobmotorischen Bewegungsfähigkeit die größten Erfolgsaussichten.

Originalpublikation:

Muscle Spindle Feedback Directs Locomotor Recovery and Circuit Reorganization after Spinal Cord Injury
Aya Takeoka et al.; Cell, doi: 10.1016/j.cell.2014.11.019; 2014

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