В сегодняшнем ретроспективном сообщении мы расскажем вам о том, что эпидуральная стимуляция спинного мозга помогла двоим людям с квадриплегией (параличом всех конечностей) улучшить осознанные движения рук. Разработки в этой области ведутся уже несколько лет. Этот результат был опубликован в журнале Neurorehabilitation and Neural Repair.
Прорыв в развитии стимуляции спинного мозга произошел в 2013 году. В Швейцарии, в Федеральной Политехнической школе Лозанны, международная команда под руководством Грегуара Куртина (Gregoire Courtine) сумела вернуть двигательную активность крысе с поврежденным спинным мозгом. Ученые предположили, что при травмах спинного мозга сохраняется достаточно нейронов для функционирования, но они разобщены и как бы находятся в спячке. Цель — разбудить их.
В 2015 году в Science та же команда опубликовала статью о новом достижении. Ученые разработали имплант, осуществляющий стимуляцию спинного мозга. Имплант был назван e-dura, «электронная твердая мозговая оболочка». Это мягкий нейроимплант, обладающий свойствами твердой мозговой оболочки, который сочетает электрическую и химическую стимуляцию спинного мозга. Успех экспериментов омрачало лишь то, что движения оставались автоматическими, нецеленаправленными.
Эту задачу удалось решить ученым Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA). В июле 2015 года команда UCLA под руководством Реджи Эджертона (Reggie Edgerton) в Journal of Neurtrauma объявила об успешном опыте применения неинвазивной стимуляции спинного мозга, в результате которой парализованным ниже уровня груди пациентам впервые удалось вернуть осознанные движения ног.
В 2016 году ученые сообщили о новом успехе. Команда, возглавляемая соавтором Эджертона, Дэниэлом Лу (Daniel Lu) из того же UCLA, намеревалась проверить, может ли эпидуральная стимуляция восстановить силу и контроль движений в руках у людей с тетраплегией. Результаты были опубликованы в мае 2016 года.
Исследование включало двоих человек с тяжелыми травмами шейного отдела позвоночника. Оба были парализованы более 18 месяцев. Им имплантировали 16 электродов, охвативших место повреждения.
Стимулирующие электроды на рентгене
Участники эксперименты практиковали движения кистью, одновременно получая импульсы от устройства. Один из испытуемых тестировался ежедневно более 7 дней, другой- ежедневно в течение более 8 недель. Сила рук участников улучшилась после первой же сессии и постепенно возрастала. Контроль за движениями рук, включая раскрытие и сжатие кисти, также улучшился, причем результаты сохранялись даже в отсутствие стимуляции.
Оба испытуемых достигли значительных успехов в самообслуживании, кормлении, купании, возросла их мобильность. Один из участников смог самостоятельно держать чашку и пить из нее.
Такой подход был впервые применен для улучшения функции верхних конечностей у людей с тяжелыми травмами спинного мозга. Исследователи говорят о том, что стимуляция, возможно, влияет на глубинные связи спинного мозга, вновь пробуждая сети, “молчавшие” со времени повреждения. Связи начинают вновь “учиться” и реорганизовываться.
«В этом исследовании мы демонстрируем, что посредством шейной эпидуральной стимуляции функция кисти и верхней конечности может быть существенно улучшена, давая возможность участвовать в повседневной активности, ухаживать за собой и жить независимо», — говорит Лу.
«Даже относительно небольшие улучшения функции верхней конечности могут иметь огромное значение в качестве жизни пациента, который не может ничего схватить», — добавляет Эджертон, соавтор последней статьи.
Команда планирует провести будущие исследования на большем количестве пациентов, чтобы оценить долгосрочную безопасность и оптимальные условия для испытаний этого направления.
XXI век ВОЗ назвала веком реабилитации, что полностью подтверждают современные исследователи. С развитием технологий новой методикой вполне может стать персонализированное нейропротезирование, которое не заменит утраченные функции больным со спинальными травмами, а поможет мозгу самостоятельно восстановиться.
Текст: Алексей Паевский
Engaging Cervical Spinal Cord Networks to Reenable Volitional Control of Hand Function in Tetraplegic Patients by Daniel C. Lu, V. Reggie Edgerton, Morteza Modaber, Nicholas AuYong, Erika Morikawa, Sharon Zdunowski, Melanie E. Sarino, Majid Sarrafzadeh, Marc R. Nuwer, Roland R. Roy, and Yury Gerasimenko Neurorehabilitation and Neural Repair. Published online May 18 2016 doi:10.1177/1545968316644344
Исследователи выяснили, что люди с ранней стадией болезни Альцгеймера (в возрасте до 65 лет) не получают улучшений от глубокой стимуляции мозга – терапии, которая показала…
Ученые из США провели эксперимент по глубокой стимуляции (DBS) задней поясной извилины у пациентов с эпилептическими припадками. Оказалось, что стимуляция в процессе запоминания слов приводила…
Ученые из Фрайбургского университета, опубликовавшие свою работу в журнале Nature Neuropsychopharmacology, обнаружили, что глубокая стимуляция мозга (DBS) обеспечивает значительное уменьшение симптомов депрессии у пациентов с устойчивой…
Учёные из США протестировали нейропротез для усиления памяти человека. Краткосрочная память пациентов при использовании этого устройства улучшилась на 35-37 процентов по сравнению с контрольной группой,…
Исследователи из Национального универстета Сингапура и американского Университета Джонса Хопкинса создали прототип электронной кожи, которая позволила пациенту с ампутированной конечностью снова ощущать при помощи протеза….
Победителей первого биоинженерного хакатона «Нейростарт»определили в Дальневосточном федеральном университете (ДВФУ). По итогам пятидневного нон-стоп марафона студенты представили прототипы одиннадцати протезов, приложений, датчиков и других технологических новинок…
Исследователям из США удалось соединить мозг трёх людей в одну сеть. Интерфейс мозг-мозг назвали BrainNet, это неинвазивный способ передачи информации от двух добровольцев третьему с…
Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA)объявило о том, что их программа «Нехирургических нейротехнологий следующего поколения» или N3 (Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology) выделила финансирование шести группам на…
Исследователи из Университета Калифорнии в Сан-Франциско (UCLA) создали новый эффективный подход при инсульте. Они предложили стимулировать нейроны, располагающиеся в крыловидно-небном узле – части тройничного нерва….