Швейцарские нейрофизиологи впервые смогли вернуть подвижность ног трем людям с застарелым переломом позвоночника, «точечно» стимулируя работу поврежденного фрагмента спинного мозга. Итоги эксперимента были представлены в журналах Nature и 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 (Gregoire Courtine), нейрофизиолог из Высшей политехнической школы в Лозанне (Швейцария).
Сила мысли
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 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», — делится впечатлениями Герт-Ян Оскам (Gert-Jan Oskam), 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.
Мир равных возможностей
«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 в беседе с РИА Новости.
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 (David Mzee), 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 (Jocelyn Bloch), 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.
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», — заключил ученый.
