Ученые-медики вживляют «умный» имплантат в поврежденный участок спинного мозга, из-за которого происходит паралич нижних конечностей.
Международная группа ученых, в которую входили петербуржцы, разработали новый метод для восстановления двигательных функций после повреждения спинного мозга. Это поможет людям, получившим травмы, вновь научиться ходить.
Методы восстановления функций спинного мозга давно используют в медицинской практике. Однако старые методы хоть и эффективны, но устарели. Раньше при помощи имплантата стимулировали весь мозг одновременно. А теперь медики предлагают воздействовать лишь на его отдельные участки.
Рассмотрим на примере крысы новый метод восстановления спинного мозга. Его разработала международная группа ученых, в которую входил петербургский специалист, руководитель лаборатории нейрофизиологии и экспериментальной нейрореабилитации НИИ Фтизиопульмонологии Министерства здравоохранения РФ, доктор медицинских наук, профессор Павел Мусиенко.
Собственно, на грызунах ученые и ставили эксперименты. Ученые-медики вживляют имплантат в поврежденный участок спинного мозга, из-за которого происходит паралич нижних конечностей. С его помощью разные участки спинного мозга будут стимулировать. На туловище надевают так называемый жилет, который поддерживает вес тела. Затем начинаются тренировки. Пациента отправляют на лечебную физкультуру, где учат заново ходить. Все данные о движениях парализованного животного в режиме онлайн поступают в специальную компьютерную программу.
Дело в том, что активность спинного мозга распределяется по-разному даже во время обыкновенного шага. Когда мы поднимаем ногу — работает одна часть нейронов. Когда опускаем — другая. Причем, здесь все индивидуально, все зависит от веса, физических данных и двигательных способностей больного. Таким образом, компьютер сам принимает решение, в какой степени, когда и какую зону спинного мозга нужно стимулировать. Получается, что поврежденный спинной мозг может сам контролировать работу конечностей. Ему на первых порах нужно только подсказывать, что и когда делать. Эти подсказки и есть та самая стимуляция электричеством и специальным химическим препаратом на несколько отделов спинного мозга одновременно.
Сам имплантат врачи называют не заплаткой на поврежденный участок спинного мозга, а спасительным средством. Благодаря нему крыс с тяжелыми травмами удалось поставить на ноги, животные смогли вновь ходить по прямой и подниматься по лестнице.
http://lifenews78.ru/news/182349
В ходе масштабного исследования международной группе ученых удалось разработать новый эффективный способ электростимуляции спинного мозга при параличах. Проверив действенность метода на грызунах, исследователи пришли к выводу о возможности его применения у людей с целью восстановления сенсомоторных функций. В работе научной группы принял активное участие руководитель лаборатории нейропротезов Института трансляционной биомедицины Санкт-Петербургского государственного университета, старший научный сотрудник Института физиологии им. И. П. Павлова РАН, руководитель лаборатории нейрофизиологии и экспериментальной нейрореабилитации НИИ фтизиопульмонологии Министерства здравоохранения РФ, доктор медицинских наук, профессор Павел Мусиенко.
Опубликовано 01.12.2015Рис. Пространственно-временная нейромодуляция спинного мозга парализованных крыс
Сегодня в мире более 2 миллионов людей не могут передвигаться в результате тяжелых вертебро-спинальных травм. Каждый год появляется около 50 тысяч парализованных больных. Борьба с заболеваниями и лечение повреждений спинного мозга представляют собой комплексную медико-социальную и экономическую задачу, актуальность которой отмечают эксперты.
Ранее в результате экспериментов на животных и клинических исследований было показано, что нейромодуляция сетей поясничных сегментов с помощью электрической стимуляции улучшает контроль движений после травмы спинного мозга. Однако данный метод имел два основных ограничения. Во-первых, до настоящего момента воздействовать можно было только на определенные участки спинного мозга. Во-вторых, стимуляция происходила непрерывно на протяжении всей двигательной деятельности и не была привязана к конкретному моменту мышечной активности.
«Сегодня мы научились управлять сокращением тех или иных групп мышц, задействованных в процессе передвижения, в реальном времени, — пояснил Павел Мусиенко. — Благодаря возможностям компьютерного моделирования нам удалось выявить те точки спинного мозга, воздействие на которые в будущем поможет решить проблему с восстановлением двигательных функций у людей».
В ходе проведенного исследования ученые разработали новые протоколы стимуляции, которые воспроизводят естественную динамику вовлечения моторных нейронов и сокращения мышц конечностей при передвижении. С помощью компьютерного моделирования были найдены оптимальные позиции электродов на спинном мозге для вызова сокращений определенных групп мышц. В свою очередь эта модель была заложена в основу дизайна спинальных электродных матриц и программного управления, которое в реальном времени и с высокой точностью модулирует работу разгибательных и сгибательных мышц. Ученые разработали алгоритм воздействия на несколько сегментов спинного мозга, изменяя электрическую стимуляцию в зависимости от текущих двигательных способностей и выполняемой задачи. Стимуляция специфических сегментов левой и правой половины спинного мозга у грызунов позволяла контролировать активность мышц разных конечностей при движении. Такая пространственно-временная нейромодуляция эффективно восстанавливала качество ходьбы, способности к поддержке веса тела, выносливость и координацию при передвижении у крыс с тяжелыми повреждениями спинного мозга.
«В ходе исследования мы создали новые технологии имплантации, матрицы электродов и алгоритм стимуляции нейронных сетей с тонкой подстройкой на основе обратной связи от движений конечностей, — рассказал Павел Мусиенко. — Как оказалось, такой подход, называемый „пространственно-временная нейромодуляция“, значительно эффективнее используемых нами ранее».
Для проведения исследования были специально созданы методы хирургических операций, в том числе применен вертебральный ортоз для надежного закрепления устройств на позвоночнике, долгосрочной функциональности и хорошей биоинтеграции имплантата в ткани. Результативность этих методов была подтверждена в течение 6-недельных функциональных и морфологических исследований.
Разработанная технология открывает новые возможности как для фундаментальных исследований центральной нервной системы, так и для нейропротезирования при заболеваниях и травмах. Ученые убеждены, что данный подход может быть применен в разработке научно обоснованных методов нейромодуляции для восстановления двигательной активности у людей.
«Совместно с учеными-медиками из СПбГУ, а также коллегами из лаборатории нейрофизиологии и экспериментальной нейрореабилитации Института фтизиопульмонологии Минздрава РФ мы делаем все возможное для скорейшей трансляции разработанных технологий в клинику, — подчеркнул профессор Мусиенко. — На сегодняшний день уже подано несколько заявок на комплексные проекты, посвященные тематике нейропротезов, в частности в РНФ, РФФИ и НейроНэт. От поддержки государства и частных инвесторов во многом зависит то, как скоро в России удастся внедрить разработанные нейрореабилитационные подходы в лечебную практику».
Подробнее о результатах исследования читайте в статье Spatiotemporal neuromodulation therapies engaging muscle synergies improve motor control after spinal cord injury, Nature Medicine, 18 января 2016 года.
Источник http://spbu.ru
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Проверьте ваш почтовый ящик или спам, чтобы подтвердить свою подписку.
Copyright © 2019 | RAIK.BY
