Нейротехнология ставит на ноги: макаку резуса вылечили от паралича

Каким образом нейропротезы смогут заменить спинной мозг, как быстро нейротехнологии ставят на ноги травмированных приматов и сможет ли разработка ученых лечить паралич, разобрался Indicator.Ru.

Приматы с повреждениями спинного мозга научились восстанавливать контроль над парализованной задней конечностью. Это стало возможным благодаря системе нейропротезирования под названием «Интерфейс спинного мозга». Устройство позволяет обойти зоны поражения и воссоздать связь между головным и спинным мозгом.

От моторной коры к конечностям

Нервная система представляет собой огромную сеть клеток-нейронов, которые охватывают весь организм. Информация поступает в головной мозг путем передачи электрических импульсов от одной нервной клетки к другой. В результате в мозгу начинает протекать реакция, которую можно измерить и проанализировать. В спинном мозгу находятся нейроны, которые отвечают за активацию мышц конечностей. Так, в поясничном отделе расположен центр активации мышц ног, и благодаря этому люди способны ходить.

Если нервная система не повреждена, сигналы, предшествующие началу ходьбы, поступают из моторной зоны коры головного мозга. У приматов двигательная моторная кора занимает область, не превышающую размер монеты в один рубль. Сигнал от моторной коры движется вниз по спинному мозгу и из поясничного отдела достигает задних конечностей. При повреждении позвоночника сигналы частично или полностью перестают поступать в нижнюю часть туловища, что приводит к параличу. Но моторная зона все еще способна посылать сигналы, а нейропротезы — управлять движениями ног, чему препятствует потеря связи между «операционным центром» и конечностями.

От интерфейса к электродам

Команда ученых из федеральной политехнической школы Лозанны в Швейцарии и Брауновского университета в США в сотрудничестве со специалистами из университета Бордо, компаний Medtronic, Fraunhofer ICT-IMM и Motac Neuroscienc провела исследование, опубликованное в журнале Nature, в ходе которого выяснилось, что нейротехнологии способны восстановить двигательную функцию приматов.

Интерфейс декодирует мозговую активность, связанную с движениями, в частности с ходьбой, и через электроды ретранслирует сигнал в отдел спинного мозга, который находится ниже травмированного. Эти электроды стимулируют нейронные пути, а они, в свою очередь, активизируют мышцы ног во время естественного перемещения живого организма. Устройство работает в режиме реального времени без каких-либо проводов. Электрическая стимуляция напряжением несколько вольт происходит в спинном мозге и модулирует нейропротезы, которые активируют конкретные мышцы.

От обезьян к людям

«Никогда ранее нейротехнологии не ставили на ноги приматов», — прокомментировал нейробиолог Грегор Кортин из Федеральной политехнической школы Лозанны. «Однако перед нами стоит еще много задач и нерешенных проблем, так что до проверки всех компонентов интерфейса на людях может уйти несколько лет». Исследователи рассказали, что для реализации проекта они разработали имплантируемую систему беспроводной связи, которая позволяет ее носителю не ощущать какие-либо физические ограничения. Они также полагают, что в случае более серьезных повреждений спинного мозга модуль также будет работать, но с участием фармакологических препаратов.

Оказалось, что при частичных поражениях спинного мозга, сопровождающихся параличом, организм способен восстановить полную мобильность спустя примерно три месяца после вживления устройства. Нейробиолог Эрван Безард из университета Бордо пояснил, что в ходе эксперимента примат смог двигаться сразу после активации интерфейса. «При этом животное не нуждалось ни в физиотерапии, ни в обучении», — прокомментировал ученый.

В больнице при Лозаннском университете при участии Федеральной политехнической школы Лозанны уже начали проводить клинические исследования и оценку терапевтического потенциала новой технологии стимуляции спинного мозга без внедрения имплантатов в головной мозг. Нейрохирург больницы при университете Лозанны заявила, что впервые она может ясно представить, что полностью парализованный пациент, благодаря разработанному интерфейсу, снова начнет жить полной жизнью.