Исследование показало выздоровление от паралича с помощью нового метода нейротехнологии.
Позвонки в нашем теле — это кости, составляющие позвоночник. Наш позвоночник содержит множество нервов, которые отходят от головного мозга до поясницы. Спинной мозг — это группа нервов и связанных с ними тканей, из которых состоят позвонки и которые обеспечивают защиту. Спинной мозг отвечает за передачу сообщений (сигналов) от головного мозга к различным частям 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 от головного мозга «не доходят» до различных частей тела. Это приводит к полной потере чувствительности, силы и подвижности в любой части тела ниже места травмы. А если травма происходит вблизи шеи, это приводит к парализу значительной части тела. Травма спинного мозга очень травматична и оказывает значительное влияние на повседневную жизнь пострадавшего, вызывая длительные физические, психические и эмоциональные последствия.
Новое многообещающее исследование
В настоящее время не существует лекарства, способного восстановить повреждения, вызванные травмой спинного мозга, поскольку они необратимы. Некоторые виды лечения и реабилитации помогают пациентам вести полноценную и независимую жизнь. Ведутся многочисленные исследования в надежде, что когда-нибудь станет возможным полностью излечить травмы спинного мозга. В ходе прорывного исследования группа ученых из Федеральной политехнической школы Лозанны и университетской больницы Лозанны в Швейцарии разработала новую терапию для ускорения восстановления после травмы спинного мозга. Это исследование, получившее название STIMO (STImulation Movement Overground), было опубликовано в журналах Nature 1 и Nature Neuroscience 2. Ученые заявляют, что их выводы основаны на знаниях, полученных в ходе многолетних исследований на животных моделях.
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 прорывное исследование для пациентов, перенесших различные виды хронических травм спинного мозга, и оно вселяет надежду на то, что при правильной подготовке они смогут восстановиться. Стартап-компания GTX Medical, одним из соучредителей которой являются авторы этого исследования, занимается разработкой и внедрением специализированных нейротехнологий , которые могут использоваться для реабилитации в рамках системы здравоохранения. Такие технологии также должны быть протестированы на гораздо более ранних стадиях, то есть сразу после травмы, когда потенциал восстановления значительно выше, поскольку нервно-мышечная система организма еще не подверглась полной атрофии, связанной с хроническим параличом.
Источник (ы)
1. Вагнер Ф.Б. и др. 2018. Целенаправленная нейротехнология восстанавливает ходьбу у людей с травмой спинного мозга. Nature. 563(7729). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0649-2
2. Asboth L et al. 2018. Реорганизация кортико-ретикуло-спинальной цепи обеспечивает функциональное восстановление после тяжелого ушиба спинного мозга. Nature Neuroscience. 21(4). https://doi.org/10.1038/s41593-018-0093-5
Комментарии закрыты.