Studie avslöjar tidigare okända motoriska förändringar efter ryggmärgsskador

Genom att fästa elektriska sensorer på huden har ett forskarteam i Sverige identifierat tidigare okända förändringar i motorisk koordination som är en följd av inkompletta ryggmärgsskador (SCI). Studien är den första som undersöker hur enskilda motoriska enheter – det vill säga kopplingarna mellan nerver och muskler som skapar rörelse – samverkar hos personer med SCI.  

– Vår studie avslöjade hur det centrala nervsystemet anpassade sig till skadan på cellnivå för att kontrollera rörelsen. Det med hjälp av en helt icke-invasiv metod, säger Ruoli Wang, lektor och docent i biomekanik vid Promobilia MoveAbility Lab, KTH. 

Resultaten publicerades i Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation.  

Studiens huvudförfattare, doktoranden Zhihao Duan, säger att forskarna fann att nervsystemet har svårt att sprida signaler smidigt mellan musklerna vid låg ansträngningsnivå efter skadan. Och det verkar överkompensera vid högre ansträngningsnivåer genom att sända ”starkare”, mindre raffinerade signaler.  

Musklerna rör sig genom hundratals eller tusentals motoriska enheter, som var och en aktiveras och avaktiveras med precision för att skapa en jämn kraft. Dessa motoriska enheter, som består av en enda motorisk nervcell och de muskelfibrer som är kopplade till den, reagerar på gemensamma signaler från nervsystemet, ungefär som olika sektioner av orkestermusiker som leds av en dirigent. Det är denna gemensamma input som gör att de kan agera i samordnade mönster.  

Teamet undersökte 25 personer (inklusive 10 kontrollpersoner) för att studera hur väl desssa enheter samordnar sig under kontroll från det centrala nervsystemet. De använde högdensitetselektromyografi (HD-EMG) för att mäta den elektriska aktiviteten i de funktionellt likartade vadmusklerna – soleus och gastrocnemius – medan frivilliga tryckte lätt eller måttligt mot en anordning som mätte kraft .  

Zhihao Duan säger att vid 20 procents ansträngning arbetade färre motoriska enheter i de två vadmusklerna på ett gemensamt, samordnat sätt jämfört med personer utan skada. Deras rörelser blev därför skakiga och instabila.  

–De styrdes i mycket mindre utsträckning av samma samordnade signal från nervsystemet, säger han. 

Vid en högre ansträngningsnivå – 50 procent – visade gruppen med ryggmärgsskada en starkare lågfrekvent synkronisering mellan de två musklerna. Kroppen förlorar flexibilitet och precision i kontrollen av rörelsen.  

– Detta kan vara ett tecken på att nervsystemet kompenserar genom att sända starkare, mindre raffinerade signaler, säger Zhihao Duan och fortsätter: 

– Ett intressant fynd är att nervsystemet efter en ryggmärgsskada blir stelare och har svårare att anpassa sitt arbetssätt när musklerna arbetar hårdare. Ett friskt nervsystem kan däremot anpassa sin strategi efter kraftbehovet för att justera den gemensamma nervimpulsnivån. 

Även om studien begränsades av ett litet urval och svårigheter att identifiera tillräckligt många motoriska enheter per muskel från hudytan, menar Ruoli Wang att resultaten ger en unik inblick i hur en ryggmärgsskada omformar motorisk kontroll.  

– Denna upptäckt kan öppna dörren till en ny biomarkör för rehabilitering, vilket hjälper kliniker och forskare att utforma nya strategier för neurorehabilitering för att omställa ryggmärgskontrollen och återställa samordnade nervimpulser, säger hon. 

Studien var ett samarbete med Aleris Rehab Station och finansierades av Vetenskapsrådet och Promobilia-stiftelsen. 

Vetenskaplig publicering:

Adaptation of motor unit synergies in the synergetic ankle plantarflexors in ambulatory persons with incomplete spinal cord injury, Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, DOI: 10.1186/s12984-026-01874-2

För ytterligare information kontakta:

Ruoli Wang, lektor och docent i biomekanik vid Promobilia MoveAbility Lab, KTH, tel. 08-790 68 01, ruoli@kth.se