Дослідження показало одужання від паралічу за допомогою нового методу нейротехнології
Хребці нашого тіла - це кістки, з яких складається хребет. Наш хребет містить кілька нервів, які простягаються від головного мозку до нижньої частини спини. Наші спинний мозок Це група нервів і пов’язаних з ними тканин, з яких складається цей хребець хребта і забезпечує захист. Спинний мозок відповідає за передачу повідомлень (сигналів) від мозку до різних частин нашого тіла і навпаки. Завдяки цій передачі ми можемо відчувати біль або рухати руками і ногами. Пошкодження спинного мозку є надзвичайно важкою фізичною травмою, коли пошкодження спинного мозку. Коли спинний мозок отримує травму, деякі імпульси з нашого мозку «не вдається» доставити до різних частин тіла. Це призводить до повної втрати чутливості, сили та рухливості в будь-якому місці нижче місця травми. А якщо травма відбувається близько до шиї, це призводить до параліч по всій великій частині тіла. Ушкодження спинного мозку є дуже травматичним і має значний вплив на повсякденне життя хворого, спричиняючи тривалі фізичні, психічні та емоційні наслідки.
Нове перспективне дослідження
В даний час не існує ліків, щоб відновити пошкодження, викликані травмою хребта, оскільки вона необоротна. Деякі форми лікування та реабілітації допомагають пацієнтам вести плідне та самостійне життя. Тривають численні дослідження з надією, що коли-небудь можна буде повністю вилікувати травми спинного мозку. У проривному дослідженні команда вчених з Федеральної політехнічної школи Лозанни та університетської лікарні Лозанни в Швейцарії розробила нову терапію для прискорення відновлення після травми спинного мозку. Це дослідження під назвою STIMO (STImulation Movement Overground) було опубліковано в природа1 та Nature Neuroscience2. Вчені стверджують, що їхні висновки засновані на розумінні, яке вони отримали під час аналізу моделей тварин за роки досліджень.
Вчені мали на меті імітувати поведінку головного та спинного мозку в реальному часі. Учасниками цього дослідження були троє параплегіків, які отримали травми шийного відділу спинного мозку і були паралізовані протягом багатьох років (мінімум чотири). Усі пройшли різну реабілітацію, і хоча на місці травми були нейронні зв’язки, вони не отримали руху. Після проходження нового протоколу реабілітації, описаного в поточному дослідженні, вони змогли ходити лише через тиждень за допомогою милиць або ходунок, що показало, що вони відновили добровільний контроль над м’язами ніг, які були паралізовані після травми.
Дослідження досягли цього шляхом «цільової електричної стимуляції нервових клітин» у спинному мозку пиломатеріалів разом із терапією з допомогою ваги. Електрична стимуляція спинного мозку була виконана з дуже високим рівнем точності, і це зробило це дослідження унікальним. Стимуляція була схожа на короткі електричні поштовхи, які посилили сигнали та допомагали мозку та ногам паралізованих учасників краще спілкуватися. З цією метою на спинний мозок були розміщені імплантати – набір електродів (16 електродів на генератор імпульсів), що дозволило дослідникам націлюватись на окремі м’язи ніг учасника. Цей імплантат, машина розміром із сірникову коробку, спочатку була розроблена для лікування м’язового болю. Було технологічно складно мати можливість хірургічно імплантувати цей пристрій у певні ділянки спинного мозку. Різні конфігурації цих електродів в імплантатах активували цільові ділянки спинного мозку і імітували сигнали/повідомлення, які необхідно було доставити в мозок, щоб мати можливість ходити. Поряд із електричною стимуляцією, пацієнти також повинні були самостійно «думати» про переміщення ніг, щоб пробудити будь-які сплячі зв’язки нейронів.
Навчання
Для учасників було важливо мати точний час і місце електричної стимуляції, щоб створити певний рух. Цілеспрямовані імпульси електрики доставлялися за допомогою бездротової системи керування. Учасникам було складно адаптувати та налаштувати координацію між «наміром» їхнього мозку ходити та зовнішньою електричною стимуляцією. Експеримент покращив неврологічну функцію та дозволив учасникам природним чином тренувати наземні навички ходьби в лабораторії протягом тривалого періоду часу. Через тиждень усі троє учасників змогли ходити без рук за допомогою цілеспрямованої електричної стимуляції та певної системи підтримки ваги тіла більше одного кілометра. Вони не відчували втоми м’язів ніг, а якість кроку була стабільною, тому вони могли комфортно брати участь у тривалих тренуваннях.
Після п’яти місяців тренувань довільний контроль м’язів у всіх учасників значно покращився. Таке тривале та високоінтенсивне тренування було визнано дуже хорошим для підтримки пластичності, використовуючи властиву нашій нервовій системі здатність «реорганізувати» нервові волокна та зростання нових нервових зв’язків. Більш тривалі тренування призвели до покращення та стабільної рухової функції навіть після вимкнення зовнішньої електричної стимуляції.
Попередні дослідження, в яких використовувалися емпіричні підходи, були успішними, коли мало людей з параплегічною хворобою могли зробити кілька кроків на коротку відстань за допомогою засобів для ходьби за умови електричної стимуляції. Коли стимуляція була вимкнена, їхній попередній стан повертався, коли пацієнти не могли активувати жодних рухів ногами, тому що пацієнти не були «достатньо навчені». Унікальним аспектом поточного дослідження є те, що неврологічні функції зберігалися навіть після того, як тренування закінчилося, а електрична стимуляція була вимкнена, хоча учасники ходили набагато краще, коли були включені стимуляції. Це тренувальне лікування могло допомогти відновити та зміцнити нейронні зв’язки між головним і спинним мозком, які стали нефункціональними в результаті травми. Вчені були в захваті від несподіваної реакції нервової системи людини на їхній експеримент.
Це проривне дослідження для пацієнтів, які зазнали різних типів хронічних ушкоджень спинного мозку, і з’явилася надія, що за допомогою правильної підготовки вони зможуть відновитися. Початкова компанія під назвою GTX medical, співзасновником якої є автори цього дослідження, прагне розробляти та розробляти індивідуальні нейротехнології які можна використовувати для реабілітації в системі охорони здоров’я. Така технологія також повинна бути апробована набагато раніше, тобто відразу після травми, коли потенціал відновлення набагато вищий, оскільки нервово-м’язова система організму не зазнала повної атрофії, пов’язаної з хронічним паралічем.
***
{Ви можете прочитати оригінальну дослідницьку роботу, натиснувши посилання DOI, наведене нижче в списку цитованих джерел(ів)}
Джерела
1. Wagner FB et al 2018. Цільова нейротехнологія відновлює ходьбу у людей з травмою спинного мозку. природа. 563 (7729). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0649-2
2. Asboth L et al. 2018. Реорганізація кортико-ретикуло-спинномозкового контуру дозволяє відновити функціональність після важкої контузії спинного мозку. Природа Нейронаука. 21(4). https://doi.org/10.1038/s41593-018-0093-5
***
