Травмы позвоночника считаются крайне опасными, так как влекут за собой повреждение спинного мозга. Последнее, как известно, грозит полным параличом конечностей, причем зачастую необратимым. Причина в том, что в результате таких травм утрачивается нейронная связь между мозгом и мышцами. Но можно ли восстановить эту связь искусственно? Согласно недавнему исследованию, это действительно возможно при помощи имплантатов, которые воздействуют электрическим током на определенные клетки спинного мозга. Более того, им даже удалось вернуть способность ходить людям, у которых ноги были полностью парализованы. Но каким образом электростимуляция способствует восстановлению спинного мозга? Предлагаем далее подробно разобраться, как это работает.
Ученые смогли восстановить спинной мозг парализованных людей при помощи разрядов электрического тока
Функции спинного мозга можно восстановить?
Надо сказать, что над решением проблемы паралича ученые работают давно. Но нынешнее исследование стало одним из наиболее обнадеживающим. В нем приняли участие девять человек, парализованных в результате травм спинного мозга. Шестеро из них частично или полностью не могли шевелить ногами, но при этом сохраняли некоторую чувствительность конечностей. У троих вообще не было чувствительности ниже талии.
Всем участникам были имплантированы электроды в нижнюю часть спинного мозга. Они обеспечивали так называемую эпидуральную электрическую стимуляцию. Электроды располагались вне мембраны, покрывающей нервную систему. После операции пациенты тренировались в течение пяти месяцев. Тренировки начинались с попыток стоять на ногах. Затем люди учились ходить и даже выполнять упражнения с нагрузкой. На заключительном этапе все пациенты могли ходить, правда с ходунками для устойчивости, поэтому тренировались на открытом воздухе.
Имплантат стимулировал нервные клетки нижней части спинного мозга
Вначале все упражнения участники эксперимента выполняли с включенным имплантатом EES, стимулировавшим электричеством клетки спинного мозга. Но со временем четверо пациентов смогли ходить и даже выдерживать определенную весовую нагрузку с выключенным устройством, о чем авторы работы сообщают в журнале Nature.
Также ученые обнаружили, что по мере восстановления способности ходить, активность спинного мозга пациентов в ответ на работу имплантата EES снижалась. По мнению ученых, это говорит о том, что реабилитация в комбинации с электрической стимуляцией обеспечила реорганизацию нервной системы. К примеру, в головном мозге, когда ему приходится много раз решать одну и ту же задачу, активность клеток с каждым разом тоже снижается. То есть для решения задачи требуется меньшее количество клеток.
Парализованные мыши после стимуляции спинного мозга электричеством восстановили способность ходить, как и люди
Как электричество действует на клетки спинного мозга
Чтобы выяснить каким образом воздействие электрическим током на клетки спинного мозга помогает нервной системе восстанавливаться, ученые имплантировали электроды мышам с поврежденным спинным мозгом. После этого грызуны точно так же проходили реабилитацию с включенным устройством EES.
В ходе всего эксперимента исследователи тщательно отслеживали какие из нервных клеток реагировали на лечение. В результате им удалось выявить группу нейронов, расположенных в поясничном отделе спинного мозга, которые наиболее активно реагировали на терапию. Но какую функцию эти клетки выполняют?
Ученые обнаружили нейроны, которые отвечают за восстановление спинного мозга после травмы
Чтобы выяснить это, ученые блокировали данные клетки у здоровых мышей и тех, которые были парализованы. На здоровых животных блокировка клеток никак не отразилась, а вот больные мыши после этого утратили способность восстанавливаться. Отсюда следует, что обнаруженные нервные клетки являются ключом к восстановлению способности ходить после травмы спинного мозга.
Судя по всему, разряд электричества запускает нейроны, которые, в свою очередь, запускают восстановительный процесс. В результате меняется архитектура нервной системы. По словам самих исследователей, эти выводы согласуются с идеей, согласно которой спинные нейроны, потерявшие связь с головным мозгом в результаты травмы позвоночника, могут быть переназначены для восстановления функции движения.
Очевидно данное исследование позволит создать более эффективные устройства для восстановления спинного мозга после травмы. Напоследок отметим, что разряды электрического тока позволяют не только восстановить нейронные связи спинного мозга. Ранее мы рассказывали о том, что электроды, имплантированные в головной мозг, позволили избавить женщину от тяжелой депрессии.
Редкий американский суперкар Falcon F7