Проучването показа възстановяване от парализа с помощта на нов метод на невротехнологията
Прешлените в нашето тяло са кости, които изграждат гръбначния стълб. Нашият гръбначен стълб съдържа няколко нерва, които се простират от нашия мозък надолу до долната част на гърба. Нашите гръбначен мозък е група от нерви и свързани тъкани, от които се състои този прешлен на гръбначния стълб и осигурява защита. Гръбначният мозък е отговорен за предаването на съобщения (сигнали) от мозъка до различни части на нашето тяло и обратно. Поради това предаване ние сме в състояние да усещаме болка или да движим ръцете и краката си. Увреждането на гръбначния мозък е изключително тежка физическа травма, когато се причинява увреждане на гръбначния мозък. Когато гръбначният мозък претърпи нараняване, някои от импулсите от нашия мозък „не успяват“ да бъдат доставени до различни части на тялото. Това води до пълна загуба на усещане, сила и подвижност навсякъде под мястото на нараняване. И ако нараняването се случи близо до врата, това води до парализа в голяма част от тялото. Увреждането на гръбначния мозък е много травматично и оказва значително влияние върху ежедневния живот на страдащия, като предизвиква трайни физически, умствени и емоционални последици.
Ново обещаващо изследване
Понастоящем няма лек за възстановяване на щетите, причинени от нараняване на гръбначния стълб, тъй като то е необратимо. Някои форми на лечение и рехабилитация помагат на пациентите да водят ползотворен и независим живот. Продължават много изследвания с надеждата, че някой ден ще бъде възможно напълно да се лекуват наранявания на гръбначния мозък. В пробивно проучване екип от учени от Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne и Университетската болница в Лозана в Швейцария разработиха нова терапия за ускоряване на възстановяването от нараняване на гръбначния мозък. Това проучване, наречено STIMO (STImulation Movement Overground), е публикувано в природа1 намлява Nature Neuroscience2. Учените твърдят, че техните открития се основават на разбирането, което са придобили при анализирането на животински модели чрез години на изследвания.
Учените имаха за цел да имитират поведението на мозъка и гръбначния мозък в реално време. Участниците в това проучване са трима параплегици, които са претърпели наранявания на шийния гръбначен мозък и са били парализирани от много години (минимум четири). Всички бяха подложени на различни рехабилитации и въпреки че имаше невронни връзки на мястото на нараняване, те не получиха движение. След като преминаха през новия протокол за рехабилитация, описан в настоящото проучване, те успяха да ходят само в рамките на една седмица с помощта на патерици или проходилка, което показва, че са възстановили доброволния контрол върху мускулите на краката, които са били парализирани след нараняване.
Изследванията постигат това чрез „целенасочена електрическа стимулация на нервните клетки“ в гръбначния мозък на дървесината, заедно с терапия с тежест. Електрическата стимулация на гръбначния мозък беше направена с много високи нива на прецизност и това направи това изследване уникално. Стимулацията беше като кратки електрически удари, които ще усилят сигналите и ще помогнат на мозъка и краката на парализираните участници да общуват по-добре. За тази цел импланти – набор от електроди (16 електрода върху импулсен генератор) – бяха поставени върху гръбначния мозък, позволявайки на изследователите да се насочат към различни отделни мускули в краката на участника. Този имплант, машина с размер на кибритена кутия, първоначално е проектирана за управление на мускулна болка. Беше технологично предизвикателство да може хирургично да се имплантира това устройство в определени региони на гръбначния мозък. Различните конфигурации на тези електроди в имплантите активират целевите области на гръбначния мозък и имитират сигнали/съобщения, които трябва да бъдат доставени до мозъка, за да може да ходи. Наред с електрическата стимулация, пациентите също трябваше сами да „мислят“ за преместване на краката си, за да събудят всички спящи невронни връзки.
обучение
За участниците беше важно да имат точно време и място на електрическата стимулация, за да произведат определено движение. Целевите импулси на електричество се доставяха от безжична система за управление. За участниците беше предизвикателство да адаптират и прецизират координацията между „намерението“ на собствения си мозък да ходят и външната електрическа стимулация. Експериментът доведе до по-добра неврологична функция и позволи на участниците да тренират естествено способности за ходене над земята в лабораторията за продължителен период от време. След една седмица и тримата участници успяха да ходят със свободни ръце с помощта на насочена електрическа стимулация и някаква система за поддържане на телесното тегло в продължение на повече от един километър. Те не изпитваха умора на мускулите на краката и качеството им на стъпване беше постоянно, така че можеха удобно да участват в дълги тренировки.
След пет месеца обучение, доброволният мускулен контрол на всички участници се подобри значително. Такава дълга и високоинтензивна тренировъчна сесия се смята за много добра за поддържане на пластичността чрез използване на присъщата способност на нашата нервна система да „реорганизира“ нервните влакна и растежа на нови нервни връзки. По-продължителното обучение доведе до подобрена и последователна двигателна функция дори след изключване на външни електрически стимули.
Предишни проучвания, които са използвали емпирични подходи, са били успешни, при които малцина параплегици са били в състояние да направят няколко крачки на кратко разстояние с помощта на помощни средства за ходене, стига да са осигурени електрически стимули. При изключване на стимулациите се връща предишното им състояние, при което пациентите не могат да активират никакви движения на краката и това е така, защото пациентите не са били „достатъчно обучени“. Уникален аспект на настоящото проучване е, че се наблюдава, че неврологичните функции продължават дори след края на обучението и електрическата стимулация е изключена, въпреки че участниците вървят много по-добре, когато стимулите са били включени. Това тренировъчно лечение може да е помогнало за възстановяване и укрепване на невронните връзки между мозъка и гръбначния мозък, които са станали нефункционални в резултат на нараняване. Учените бяха възхитени от неочаквания отговор на човешката нервна система на техния експеримент.
Това е пробивно изследване за пациенти, които са претърпели различни видове хронични наранявания на гръбначния мозък и е генерирана надежда, че с правилното обучение те могат да се възстановят. Стартираща компания, наречена GTX medical, съосновател на авторите на това проучване, се стреми да проектира и разработва специално невротехнологии които могат да се използват за осигуряване на рехабилитация в рамките на здравната система. Такава технология също трябва да бъде тествана много по-рано, т.е. веднага след нараняване, когато потенциалът за възстановяване е много по-висок, тъй като нервно-мускулната система на тялото не е претърпяла пълна атрофия, свързана с хронична парализа.
***
{Можете да прочетете оригиналната изследователска статия, като щракнете върху връзката DOI, дадена по-долу в списъка с цитирани източници}
Източник (и)
1. Wagner FB et al 2018. Насочената невротехнология възстановява ходенето при хора с увреждане на гръбначния мозък. природата. 563 (7729). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0649-2
2. Asboth L et al. 2018. Кортико-ретикуло-гръбначно-мозъчната реорганизация позволява функционално възстановяване след тежка контузия на гръбначния мозък. Природна невронаука. 21(4). https://doi.org/10.1038/s41593-018-0093-5
***
