5983
7
1
Швейцарские нейрофизиологи впервые смогли вернуть подвижность ног трем людям с застарелым переломом позвоночника, «точечно» стимулируя работу поврежденного фрагмента спинного мозга.
Итоги невероятного эксперимента были представлены в научных журнале Nature Medicine.
«Наши успехи основываются на очень глубоком понимании того, как работают механизмы, управляющие движением конечностей у крыс и других животных.
Благодаря прошлым экспериментам, мы смогли в режиме реального времени имитировать импульсы, которые мозг посылает в поврежденную часть позвоночника и сделать первый шаг к полному излечению паралича», — заявил Грегуар Куртин, нейрофизиолог из Высшей политехнической школы в Лозанне, Швейцария.
«Наши успехи основываются на очень глубоком понимании того, как работают механизмы, управляющие движением конечностей у крыс и других животных.
Благодаря прошлым экспериментам, мы смогли в режиме реального времени имитировать импульсы, которые мозг посылает в поврежденную часть позвоночника и сделать первый шаг к полному излечению паралича», — заявил Грегуар Куртин, нейрофизиолог из Высшей политехнической школы в Лозанне, Швейцария.
Повреждение позвоночника приводит к частичному или полному параличу конечностей в зависимости от места травмы. На сегодняшний день ученые разрабатывают несколько методов лечения таких травм.
Многие биологи пытаются использовать стволовые клетки для восстановления соединения между частями спинного мозга. Существуют и принципиально иные методы — подключение конечностей к головному мозгу при помощи электродов.
Куртин и его коллеги, в том числе российские нейрофизиологи из Института физиологии РАН имени Павлова в Санкт-Петербурге, несколько лет назад разработали оригинальную методику, позволяющую вернуть свободу движения парализованным крысам без хирургического вмешательства и инъекций стволовых клеток.
Они обратили внимание на то, что даже при самых серьезных повреждениях спинного мозга часть нервных волокон остается нетронутыми. Данные цепочки нейронов не задействованы в работе двигательной системы организма, однако их можно «переключить» на новую задачу.
Последующие опыты показали, что электростимуляция этих нейронов при помощи набора электродов, а также особые тренировки в специальном «экзоскелете» позволили крысам и макакам почти полностью восстановить подвижность своих ног после частичного разрезания их позвоночника.
Сегодня Куртин и его коллеги обнародовали результаты первых экспериментов такого рода, которые они провели на трех добровольцах из Нидерландов и Швейцарии, потерявших способность ходить примерно 4-5 лет назад в результате ДТП или несчастных случаев во время занятий спортом.
Многие биологи пытаются использовать стволовые клетки для восстановления соединения между частями спинного мозга. Существуют и принципиально иные методы — подключение конечностей к головному мозгу при помощи электродов.
Куртин и его коллеги, в том числе российские нейрофизиологи из Института физиологии РАН имени Павлова в Санкт-Петербурге, несколько лет назад разработали оригинальную методику, позволяющую вернуть свободу движения парализованным крысам без хирургического вмешательства и инъекций стволовых клеток.
Они обратили внимание на то, что даже при самых серьезных повреждениях спинного мозга часть нервных волокон остается нетронутыми. Данные цепочки нейронов не задействованы в работе двигательной системы организма, однако их можно «переключить» на новую задачу.
Последующие опыты показали, что электростимуляция этих нейронов при помощи набора электродов, а также особые тренировки в специальном «экзоскелете» позволили крысам и макакам почти полностью восстановить подвижность своих ног после частичного разрезания их позвоночника.
Сегодня Куртин и его коллеги обнародовали результаты первых экспериментов такого рода, которые они провели на трех добровольцах из Нидерландов и Швейцарии, потерявших способность ходить примерно 4-5 лет назад в результате ДТП или несчастных случаев во время занятий спортом.
Локализовав ту точку, где их спинной мозг был поврежден, ученые начали проводить ту же серию упражнений и экспериментов с добровольцами, как и с животными.
Они подвесили их в экзоскелете, попросили представить, что они идут по беговой дорожке, и записывали сигналы, вырабатываемые мозгом.
После имплантации электродов, Куртин и его коллеги начали посылать эти сигналы в спинной мозг пациентов, сгибая и разгибая их ноги во время «пробежки» по этой же дорожке.
Всего через неделю добровольцы научились самостоятельно стоять и совершать автоматические шаги, а через 2-3 недели – начали совершать произвольные движения ногами.
«Доктора сказали мне, что я никогда не смогу ходить. Теперь я могу самостоятельно преодолевать небольшие дистанции как при помощи стимулятора и костылей, так и без них.
Мои мускулы стали намного сильнее. Теперь у меня есть надежда на то, что я опять смогу делать барбекю на даче», — заявил Герт-Ян Оскам, один из участников опытов.
Они подвесили их в экзоскелете, попросили представить, что они идут по беговой дорожке, и записывали сигналы, вырабатываемые мозгом.
После имплантации электродов, Куртин и его коллеги начали посылать эти сигналы в спинной мозг пациентов, сгибая и разгибая их ноги во время «пробежки» по этой же дорожке.
Всего через неделю добровольцы научились самостоятельно стоять и совершать автоматические шаги, а через 2-3 недели – начали совершать произвольные движения ногами.
«Доктора сказали мне, что я никогда не смогу ходить. Теперь я могу самостоятельно преодолевать небольшие дистанции как при помощи стимулятора и костылей, так и без них.
Мои мускулы стали намного сильнее. Теперь у меня есть надежда на то, что я опять смогу делать барбекю на даче», — заявил Герт-Ян Оскам, один из участников опытов.
Примерно через пять месяцев тренировок, как отмечает Куртин, все его подопечные научились самостоятельно ходить по беговой дорожке в «экзоскелете», не нуждаясь во внешней поддержке на протяжении многих часов и километров.
Два из них теперь могут самостоятельно двигаться даже без помощи стимулятора.
«Мои бывшие коллеги и учителя, Кэндалл Ли и Реджи Эджертон, недавно провели похожий эксперимент, используя самые простые формы постоянной стимуляции нервов.
Подобные методики требуют очень долгих и изнурительных тренировок – они затратили почти год на то, чтобы научить пациента кое-как ходить, пользуясь помощью двух других людей. Мы же поставили наших трех подопечных на ноги всего за две-три недели», — отметил Куртин.
Два из них теперь могут самостоятельно двигаться даже без помощи стимулятора.
«Мои бывшие коллеги и учителя, Кэндалл Ли и Реджи Эджертон, недавно провели похожий эксперимент, используя самые простые формы постоянной стимуляции нервов.
Подобные методики требуют очень долгих и изнурительных тренировок – они затратили почти год на то, чтобы научить пациента кое-как ходить, пользуясь помощью двух других людей. Мы же поставили наших трех подопечных на ноги всего за две-три недели», — отметил Куртин.
Помимо быстрого восстановления, у «точечной» стимуляции спинного мозга, как пояснил ученый и сами участники опытов, есть и множество других плюсов.
Подобный подход, как пояснил Дэвид Мзи, еще один доброволец, не вызывает чувства «одеревенения» ног, как постоянная стимуляция поврежденной части позвоночника, и позволяет им меньше тратить сил на совершение движений.
Вдобавок, некоторые улучшения в способностях пациентов к самостоятельным движениям сохранялись даже после того, как ученые отключали стимулятор после ухода Дэвида, Яна и Себастьяна, третьего участника опытов, из лаборатории.
Сейчас все пациенты самостоятельно продолжают заниматься упражнениями дома, используя специальные приложения для планшетов, которые для них написали ученые.
Подобный подход, как пояснил Дэвид Мзи, еще один доброволец, не вызывает чувства «одеревенения» ног, как постоянная стимуляция поврежденной части позвоночника, и позволяет им меньше тратить сил на совершение движений.
Вдобавок, некоторые улучшения в способностях пациентов к самостоятельным движениям сохранялись даже после того, как ученые отключали стимулятор после ухода Дэвида, Яна и Себастьяна, третьего участника опытов, из лаборатории.
Сейчас все пациенты самостоятельно продолжают заниматься упражнениями дома, используя специальные приложения для планшетов, которые для них написали ученые.
Как отметил Куртин, многие из его «конкурентов» и бывших коллег в ближайшее время присоединятся к нему и к Джоселин Блох, нейрохирургу из госпиталя Лозаннского университета, в рамках стартапа GTX medical, созданного специально для дальнейшего улучшения этой технологии.
«В прошлом мы использовали некий аналог систем глубокой стимуляции мозга, применяемых при борьбе с болезнью Паркинсона и некоторыми другими заболеваниями. Они работают достаточно эффективно, но не отличаются высокой точностью.
Следующая версия нашей технологии, которую мы будем разрабатывать в нашем стартапе, будет использовать действительно «точечную» имплантацию электродов, что резко повысит скорость отклика мускулов на команды и возможный репертуар движений», — пояснил ученый.
«В прошлом мы использовали некий аналог систем глубокой стимуляции мозга, применяемых при борьбе с болезнью Паркинсона и некоторыми другими заболеваниями. Они работают достаточно эффективно, но не отличаются высокой точностью.
Следующая версия нашей технологии, которую мы будем разрабатывать в нашем стартапе, будет использовать действительно «точечную» имплантацию электродов, что резко повысит скорость отклика мускулов на команды и возможный репертуар движений», — пояснил ученый.
Как подчеркнул Куртин, не стоит ожидать чуда и полного излечения абсолютно всех паралитиков. Если пациент пережил полный разрыв спинного мозга, и в нем не осталось «целых» волокон, то самостоятельно ходить он не сможет, используя подобную систему стимуляции.
Еще одно важное требование – паралитик должен обладать «шестым чувством» и чувствовать прикосновения к его ногам для того, чтобы эта методика работала. В противном случае он не будет ощущать того, где находятся его конечности во время тренировок, что лишит их смысла и не позволит поставить его на ноги.
«В лучшем случае мы сможем заставить таких пациентов стоять во время подобной стимуляции и совершать «роботизированные», автоматические движения. Это можно сделать в лаборатории, но смысла от подобных достижений в повседневной жизни нет. Нужно искать какие-то другие пути».
Еще одно важное требование – паралитик должен обладать «шестым чувством» и чувствовать прикосновения к его ногам для того, чтобы эта методика работала. В противном случае он не будет ощущать того, где находятся его конечности во время тренировок, что лишит их смысла и не позволит поставить его на ноги.
«В лучшем случае мы сможем заставить таких пациентов стоять во время подобной стимуляции и совершать «роботизированные», автоматические движения. Это можно сделать в лаборатории, но смысла от подобных достижений в повседневной жизни нет. Нужно искать какие-то другие пути».
Источник:
Ссылки по теме:
- Дешевле и реалистичнее: лица секс-роботов создадут на 3D-принтере
- Новая технология позволяет регенерировать и имплантировать любой повреждённый орган без реакции отторжения
- Отец телевидения, великий авиаконструктор и другие ученые, которые эмигрировали из России
- Ученые научились читать мысли крыс и предсказывать, куда они пойдут дальше
- Британский художник «оживил» портрет Елизаветы I. Получилось пугающе реалистично
Новости партнёров
реклама
