Крайне воодушевляющие новости нейрореабилитации поступили из Швейцарии: пациенты с хроническим параличом нижних конечностей, сохраняющимся в течение нескольких лет, благодаря точечной электрической стимуляции спинного мозга научились снова контролировать мышцы ног. Более того, через пять месяцев они смогли ходить уже без помощи стимуляции. Результаты сложнейшей работы команды специалистов из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) и Университетской больницы Лозанны (CHUV) опубликованы в журналах Nature и Nature Neuroscience.
Травмы спинного мозга часто отбирают у людей одно из главных составляющих нашей жизни – способность ходить. Несмотря на повсеместное распространение программ по улучшению городского облика типа «Доступной среды» инвалидное кресло все равно колоссально ограничивает свободу человека, и каждый пациент, с которым случилось подобное, мечтает поправиться и снова вернуть себе утраченные навыки.
В связи с этим ученые по всему миру пытаются разрабатывать комплексные программы реабилитации, чтобы снова научить пациентов ходить, но как стало ясно на днях, максимально преуспели в этом швейцарские ученые и врачи. Они разработали систему STIMO (STImulation Movement Overground), которая предполагает использование точечной стимуляции спинного мозга в сочетании с подвесными конструкциями, поддерживающими вес пациента, пока он делает шаги.
Сами авторы отмечают, что кардинальное отличие их методики от других программ реабилитации, включающих электростимуляцию, в том, что после тренировок в течение нескольких месяцев пациенты начинают самостоятельно, без помощи стимуляции, двигать конечностями и даже ходить (правда, с опорой). А обширная исследовательская тренировочная база, полученная на животных, в том числе – детальное изучение того, как мозг головной и спинной управляет движениями, позволила применить метод к людям.
В работе приняли участие пациенты, которые получили травмы спинного мозга разной давности (один из участников – 7 лет назад) и уже несколько лет могли передвигаться только в инвалидном кресле. За это время двигательный паттерн в мозге «стирается», то есть люди попросту разучиваются ходить, и главное тут – восстановить (или перезаписать) те нейронные сети в мозге, которые за это отвечают.
В область травмы каждому их испытуемых вживляли сети электродов, которые считывали сигналы от разных групп мышц и отправляли их в виде электрических импульсов прямо в мозг. Ученые избрали путь точечной в пространстве и времени стимуляции, и для этого им предстояло научиться «ловить» момент.
«Точное время и место электростимуляции имеют решающее значение для способности пациента производить намеченное движение. Именно это пространственно-временное совпадение способствует образованию новых нервных связей», — отмечает руководитель проекта, нейробиолог EPFL Грегуар Куртин (Grégoire Courtine).
Выбранные конфигурации электродов активируют конкретные области спинного мозга, имитируя сигналы, которые мозг отправлять в мышцы для совершения того или иного движения. И перед пациентом стояла задача научиться координировать свои намерения с целенаправленной электростимуляцией. Как показала практика, на конец семидневной калибровки у пациентов, хоть и при помощи подвесной системы, но уже получалось двигаться.
В отличие от пассивной реабилитации, которая проводится с помощью шагающего экзоскелета, здесь имеют место активные самостоятельные тренировки пациентов, и за счет этого в мозге лучше прописываются двигательные паттерны. Все трое испытуемых прошли во время реабилитационных сеансов более километра, и у них при этом не отмечалось ни ухудшения качества походки со временем, ни усталости. Подобные длительные интенсивные тренировки оказали решающее значение на запуск нейропластичности и привели к тому, что уже через несколько месяцев пациенты смогли ходить без помощи стимулятора.
Для того, чтобы как можно быстрее продвинуть технологию на рынок и внедрить в повсеместную клиническую практику, ученые основали стартап GTX.
«Мы создаем нейрореабилитацию следующего поколения, которую также испытаем на очень раннем этапе после травмы, когда потенциал для выздоровления высок, а нервно-мышечная система еще не атрофировалась из-за хронического паралича. Наша основная цель – разработать широко доступное лечение», — говорят исследователи.
Текст: Анна Хоружая
Targeted neurotechnology restores walking in humans with spinal cord injury by Fabien B. Wagner, Jean-Baptiste Mignardot, […] Grégoire Courtine in Nature, volume 563, pages 65–71. Published November 2018.
https://doi.org/10.1038/s41586-018-0649-2
Electrical spinal cord stimulation must preserve proprioception to enable locomotion in humans with spinal cord injury by Emanuele Formento, Karen Minassian, Fabien Wagner, Jean Baptiste Mignardot, Camille G. Le Goff-Mignardot, Andreas Rowald, Jocelyne Bloch, Silvestro Micera, Marco Capogrosso & Gregoire Courtine in Nature Neuroscience. Published November 2018
https://doi.org/10.1038/s41593-018-0262-6