Gesimuleerde gesloten-lus magnetische stimulatie bevordert functioneel herstel en axonregeneratie bij ruggenmergletsel

Het beschadigde ruggenmerg weer laten communiceren met de hersenen

Een ruggenmergletsel betekent vaak een plotseling verlies van beweging en zelfstandigheid, met weinig opties om functies te herstellen. Deze studie onderzoekt een niet-invasieve manier om beschadigde zenuwbanen als het ware te ‘‘coachen’’ met zorgvuldig getimede magnetische pulsen die van buiten het lichaam worden toegediend. Door stimulatie van de hersenen en de lagere rugzenuwen bij muizen te synchroniseren, tonen de onderzoekers aan dat het niet alleen mogelijk is om het lopen te verbeteren, maar ook om belangrijke zenuwvezels door beschadigd ruggenmergweefsel te laten teruggroeien.

Een nieuw soort gekoppelde magnetische therapie

Het team ontwikkelde wat ze gesimuleerde gesloten-lus magnetische stimulatie noemen, of SCMS. In plaats van alleen de hersenen of alleen de ruggenmergzenuwen te stimuleren, levert SCMS pulsen aan beide uiteinden van het bewegingspad in een nauwkeurig getimede volgorde. Eén spoel wordt geplaatst boven het motorische gebied van de hersenen dat signalen naar het ruggenmerg stuurt, terwijl een tweede spoel een zenuwwortel in de onderrug target die sensorische informatie naar boven brengt. Door de timing van deze twee inputs af te stemmen op de natuurlijke geleidingssnelheid van zenuwen, is SCMS ontworpen om de normale heen-en-weer dialoog tussen hersenen en ledematen na te bootsen die na een letsel wordt verstoord.

Beoordelen van bewegingsherstel bij muizen

Om te onderzoeken of deze aanpak functie kon herstellen, brachten de onderzoekers nauwkeurige ruggenmergletsels toe bij muizen en vergeleken drie groepen: gewonde dieren zonder behandeling, dieren die standaard hersen-enkel magnetische stimulatie kregen, en dieren die het nieuwe SCMS-protocol ontvingen. Gedurende zes weken filmden ze de muizen tijdens het lopen en gebruikten ze gedetailleerde gait-analysetools om stappatronen, balans en snelheid te volgen. Ze registreerden ook elektrische activiteit uit beenspieren en onderzochten spierweefsel onder de microscoop. Muizen behandeld met SCMS vertoonden duidelijk betere coördinatie van de achterpoten, hoger optillen van de voet, symmetrischer houding en sterkere, frequentere spiercontracties dan niet-behandelde of alleen hersengestimuleerde dieren. Hun beenspieren waren minder verschrompeld en meer van de gespecialiseerde zenuw–spier contactpunten, de neuromusculaire junctions, waren volledig hersteld.

Het volgen van signalen door het beschadigde ruggenmerg

Verbeterd lopen kan uit meerdere bronnen voortkomen, dus het team mat direct hoe goed signalen door het beschadigde ruggenmerg reisden. Met geïmplanteerde optische vezels en fluorescerende calciumsensoren die oplichten wanneer neuronen vuren, volgden ze activiteit in hersencellen die bewegingscommando’s sturen en in ruggenmerggedeelten waar deze commando’s aankomen. Bij niet-behandelde of alleen hersengestimuleerde muizen daalde de signaalsterkte in deze banen sterk na het letsel. In tegenstelling daarmee toonden SCMS-behandelde muizen veel sterkere activatie zowel in de motorische cortex als in corticospinale axonen onder de plaats van het letsel. Elektrische tests bevestigden dat motor-evoked responses betrouwbaarder van hersenen naar beenspieren reisden alleen wanneer SCMS werd toegepast, wat suggereert dat de hoofdbewegingsweg — het corticospinale traject — gedeeltelijk was herbouwd.

Het laten teruggroeien van zenuwvezels en het herbouwen van circuits

Om te controleren op daadwerkelijke teruggroei van zenuwvezels labelden de onderzoekers corticospinale axonen met een fluorescerende marker en onderzochten ze de beschadigde ruggenmergen. Bij de meeste gewonde muizen stopten deze vezels abrupt bij de littekenrand en staken ze niet over in weefsel onder de laesie. Bij SCMS-behandelde dieren echter, deden enkele axonen uitspruiten door het litteken en strekten ze zich tot ongeveer twee millimeter voorbij het letsel uit — een opmerkelijke prestatie in volwassen centraal zenuwstelselweefsel waar regeneratie normaal gesproken zeer beperkt is. Deze geregenereerde vezels vormden contacten met specifieke ruggenmerg-‘‘tussenneuronen’’ die betrokken zijn bij beweging en verbonden zich verder richting spieren, wat aangeeft dat SCMS hielp bij het herbouwen van functionele sensorimotorische circuits in plaats van alleen willekeurige groei.

Het activeren van het zenuwstelsel eigen herstelprogramma

Tot slot vroegen de onderzoekers welke interne herstelprogramma’s in het ruggenmerg werden geactiveerd. Ze combineerden grootschalige metingen van genactiviteit, eiwitten en kleine moleculen in weefsel van behandelde en niet-behandelde muizen. Over alle drie datatypes viel één route op: een metabolische en groeiregulerende route gecentreerd rond het enzym AMPK en zijn partners CREB en BDNF. SCMS versterkte deze route en verhoogde de niveaus van BDNF, een goed bekend zenuwgroeifactor die de overleving van neuronen en axonuitgroei ondersteunt. Het blokkeren van, of nalaten om dergelijke routes te activeren in andere studies, beperkte het herstel, dus hun activatie hier biedt een plausibele verklaring voor hoe getimede magnetische stimulatie beschadigde axonen kan aanmoedigen om te regenereren en nuttige verbindingen te vormen.

Wat dit voor mensen zou kunnen betekenen

In eenvoudige bewoordingen laat dit werk zien dat een zorgvuldig gechoreografeerd patroon van magnetische pulsen dat op het hoofd en de onderrug wordt toegepast, een beschadigd ruggenmerg bij muizen kan helpen opnieuw verbinding te maken met de hersenen, meer natuurlijk lopen kan herstellen en zelfs cruciale zenuwvezels door verweven littekenweefsel kan laten teruggroeien. De behandeling is niet-invasief en gebruikt stimulatiesterktes vergelijkbaar met die al als veilig worden beschouwd in klinieken voor mensen. Hoewel er nog veel onderzoek nodig is voordat het op patiënten kan worden toegepast — met name om langdurige veiligheid en de precieze bedrading van nieuwe verbindingen te bevestigen — wijst SCMS op een toekomst waarin externe apparaten de eigen herstelmechanismen van het lichaam kunnen sturen om verbroken communicatielijnen na ruggenmergletsel te herbouwen.

Bronvermelding: Zhang, L., Xiao, Z., Xia, C. et al. Simulated closed-loop magnetic stimulation promotes function recovery and axonal regeneration in spinal cord injury. Commun Biol 9, 614 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09848-9

Trefwoorden: ruggenmergletsel, magnetische stimulatie, axonregeneratie, corticospinaal traject, neurorevalidatie