Швейцарские ученые готовы лечить паралич

Используя электрическую стимуляцию поврежденных участков спинного мозга, ученым удалось точно контролировать в реальном времени движение конечностей парализованной крысы. На подходе — испытания на человеке...
 
Мы все слышали об экзоскелетах, которые с помощью приложения сил извне позволяют парализованным людям двигать руками или ногами. Но в исследовании, описываемом ниже, предлагается решение, которое не требует громоздких и сложных носимых механизмов, а полагается только на внутреннюю стимуляцию.
 
В ходе реализации проекта NEUWalk ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны (высшее учебное заведение города - прим.) заставили задние лапы крысы, полностью парализованной в результате повреждения спинного мозга, совершать движения, необходимые для перемещения грызуна.
 
В основе проекта — представление о том, что человеческому телу для нормального функционирования необходимо электричество. Грубо говоря, мозг двигает телом, посылая электрические сигналы вниз к спинному мозгу и в нервную систему. Когда спинной мозг поврежден, сигналы не могут достичь соответствующий участок мозговой ткани, что приводит к обездвижению определенной части тела. Чем выше повреждение — тем сильнее паралич. 
 
Но электрический сигнал, посланный через электроды напрямую к участку спинного мозга, находящемуся ниже повреждения, может замещать сигналы мозга — в этом и состоит открытие группы ученых из Лозанны под руководством нейробиолога Грегуара Куртена (Grégoire Courtine).
 
Ученые предварительно повредили спинной мозг нескольких крыс в средней его части, что привело к полному параличу задних конечностей грызунов. Затем они имплантировали в мозговую ткань гибкие электроды, соединив участки тканей в обход повреждения, что в итоге позволило ученым передавать электрические сигналы к парализованным участкам тела животного.
 
Одних имплантированных электродов, естественно, было недостаточно, чтобы крыса начала совершать шагающие движения. То, как мозг посылает электрические сигналы, отнюдь не похоже на неразборчивый поток. Наоборот — частота электрической стимуляции, к примеру, влияет на высоту подъема конечности. 
 
Тщательно изучив все аспекты того, как электростимуляция влияет на движение конечностей лабораторного животного, группа ученых определила способы стимуляции спинного мозга для плавной, ровной «походки» и даже преодоления препятствий.
 
«Мы научились полностью контролировать задние лапки крысы, — рассказывает Куртен. — Крыса не могла произвольно управлять своими конечностями, но нам удалось восстановить деятельность спинного мозга и стимулировать его для выполнения естественных шагающих движений. Мы можем контролировать в режиме реального времени то, как крыса перемещается и насколько высоко она поднимает лапки».
 
Клинические испытания на людях могут начаться не ранее июня следующего года. Группа Куртена планирует начать работать с пациентами, имеющими частичные повреждения спинного мозга, в Университетской клинике Лозанны. Для работы будет использоваться созданный в процессе исследовательской работы комплекс оборудования Gait Platform, который состоит из специально изготовленной бегущей дорожки и поддерживающей системы, а также 14 инфракрасных камер, считывающих перемещение отражающих маркеров на теле пациента, и две обычных камеры для записи движений.
 
«Простые научные открытия, проливающие свет на то, как работает нервная система, могут быть использованы для создания более эффективных технологий нейропротезирования, — рассказывает соавтор и нейроинженер Сильвестро Мичера (Silvestro Micera). — Мы считаем, что эта технология однажды может значительно улучшить жизнь людей, которые страдают от неврологических расстройств».