Исследование показало выздоровление от паралича с помощью нового метода нейротехнологии.
Позвонки в нашем теле - это кости, из которых состоит позвоночник. В позвоночнике есть несколько нервов, которые простираются от мозга до нижней части спины. Наш спинной мозг это группа нервов и связанных с ними тканей, из которых состоит этот позвоночник и которые обеспечивают защиту. Спинной мозг отвечает за передачу сообщений (сигналов) от мозга к различным частям нашего тела и наоборот. Благодаря этой передаче мы можем чувствовать боль или двигать руками и ногами. Травма спинного мозга - это чрезвычайно серьезная физическая травма, при которой происходит повреждение спинного мозга. Когда спинной мозг получает травму, некоторые импульсы из нашего мозга «не могут быть доставлены» в разные части тела. Это приводит к полной потере чувствительности, силы и подвижности в любом месте ниже места травмы. А если травма происходит вблизи шеи, это приводит к паралич по всей большой части тела. Травма спинного мозга очень травматична и оказывает значительное влияние на повседневную жизнь пациента, оказывая длительное физическое, психическое и эмоциональное воздействие.
Новое многообещающее исследование
В настоящее время нет лекарства от повреждений, вызванных травмой позвоночника, поскольку это необратимо. Некоторые формы лечения и реабилитации помогают пациентам вести плодотворную и независимую жизнь. Продолжаются многочисленные исследования в надежде, что когда-нибудь удастся полностью вылечить травмы спинного мозга. В ходе революционного исследования группа ученых из Федеральной политехнической школы Лозанны и больницы Лозаннского университета в Швейцарии разработала новую терапию для ускорения восстановления после травмы спинного мозга. Это исследование под названием STIMO (STImulation Movement Overground) было опубликовано в природа1 и Nature Neuroscience2. Ученые заявляют, что их выводы основаны на понимании, которое они приобрели при анализе моделей на животных за годы исследований.
Ученые стремились имитировать в реальном времени поведение головного и спинного мозга. Участниками этого исследования были трое парализованных, которые перенесли травмы шейного отдела спинного мозга и были парализованы в течение многих лет (минимум четыре). Все прошли разную реабилитацию, и, хотя в месте травмы были нервные связи, они не двигались. После прохождения нового протокола реабилитации, описанного в текущем исследовании, они смогли ходить всего за неделю с помощью костылей или ходунков, что свидетельствует о том, что они восстановили произвольный контроль над мышцами ног, которые были парализованы после получения травмы.
Исследования достигли этого с помощью «целевой электрической стимуляции нервных клеток» спинного мозга в сочетании с терапией с применением веса. Электростимуляция спинного мозга проводилась с очень высокой точностью, и это сделало данное исследование уникальным. Стимуляция походила на короткие электрические разряды, которые усиливали сигналы и помогали мозгу и ногам парализованных участников лучше общаться. С этой целью имплантаты - набор электродов (16 электродов на генератор импульсов) - были помещены на спинной мозг, что позволило исследователям воздействовать на отдельные отдельные мышцы ног участников. Этот имплант, аппарат размером со спичечный коробок, изначально был разработан для снятия мышечной боли. Было технологически сложно имплантировать это устройство хирургическим путем в определенные участки спинного мозга. Различные конфигурации этих электродов в имплантатах активировали целевые области спинного мозга и имитировали сигналы / сообщения, которые необходимо было доставить в мозг, чтобы он мог ходить. Наряду с электрической стимуляцией пациенты также должны были самостоятельно «думать» о движении ног, чтобы пробудить любые спящие нейронные связи.
Обучение
Для участников было важно знать точное время и место электростимуляции, чтобы произвести определенное движение. Целевые импульсы электричества подавались беспроводной системой управления. Участникам было сложно адаптироваться и отрегулировать координацию между «намерением» их собственного мозга ходить и внешней электрической стимуляцией. Эксперимент привел к улучшению неврологической функции и позволил участникам естественным образом тренировать способность ходить по земле в лаборатории в течение длительного периода времени. Через неделю все трое участников смогли пройти без помощи рук с помощью целевой электрической стимуляции и некоторой системы поддержки веса тела на расстояние более одного километра. Они не испытывали усталости в мышцах ног, и их ходьба оставалась стабильной, поэтому они могли с комфортом участвовать в длительных тренировках.
После пяти месяцев тренировок произвольный мышечный контроль у всех участников значительно улучшился. Было замечено, что такая длительная и высокоинтенсивная тренировка очень хороша для поддержания пластичности за счет использования присущей нашей нервной системе способности «реорганизовывать» нервные волокна и роста новых нервных связей. Более длительные тренировки привели к улучшенной и стабильной двигательной функции даже после отключения внешних электрических стимуляторов.
Предыдущие исследования, в которых использовались эмпирические подходы, были успешными, в которых немногие люди с параличом нижних конечностей могли сделать несколько шагов на короткое расстояние с помощью вспомогательных приспособлений для ходьбы при условии применения электрических стимуляторов. Когда стимуляция была отключена, их прежнее состояние вернулось, когда пациенты не могли активировать движения ног, и это произошло потому, что пациенты не были «достаточно обучены». Уникальным аспектом текущего исследования является то, что неврологические функции сохраняются даже после завершения тренировки и отключения электростимуляции, хотя участники гораздо лучше ходили при включенной стимуляции. Это тренировочное лечение могло помочь восстановить и укрепить нервные связи между головным и спинным мозгом, которые перестали функционировать в результате травмы. Ученые обрадовались неожиданной реакции нервной системы человека на их эксперимент.
Это революционное исследование для пациентов, перенесших различные типы хронических травм спинного мозга, и появилась надежда, что при правильной тренировке они смогут выздороветь. Компания-стартап под названием GTX medical, соучредившая авторов исследования, стремится разрабатывать и разрабатывать индивидуальные нейротехнологиям которые можно использовать для реабилитации в системе здравоохранения. Такая технология также должна быть испытана намного раньше, то есть сразу после травмы, когда потенциал восстановления намного выше, поскольку нервно-мышечная система организма не испытала полной атрофии, связанной с хроническим параличом.
{Вы можете прочитать исходную исследовательскую работу, щелкнув ссылку DOI, приведенную ниже в списке цитируемых источников}
Источник (ы)
1. Wagner FB и др., 2018. Целенаправленная нейротехнология восстанавливает ходьбу у людей с травмой спинного мозга. Природа. 563 (7729). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0649-2
2. Asboth L et al. 2018. Реорганизация кортико-ретикуло-спинномозгового контура позволяет функциональное восстановление после тяжелого ушиба спинного мозга. Природа Неврологии. 21 (4). https://doi.org/10.1038/s41593-018-0093-5
