В результате аварии на мотоцикле в 2017 году Мишель Роккати был парализован ниже пояса. Теперь, через четыре года после травмы, он восстановил способность ходить благодаря электродам, имплантированным в позвоночник.
-Я свободен, - говорит Роккати корреспонденту Си-Эн-ЭнТасниму Ахмеду. - Я могу идти, куда захочу.
Роккати-один из трех мужчин, перенесших парализующие травмы спинного мозга, которые теперь могут стоять, ходить и ездить на велосипеде с помощью хирургически имплантированных электродов.
Чтобы выполнить такое действие, как ходьба, мозг посылает нашим мышцам сообщение в виде электричества, которое приказывает ногам двигаться. Но после полной травмы спинного мозга сигналы мозга не могут достичь нервов, что приводит к параличу. Используя электрическую стимуляцию электродов, врачи смогли посылать в тело те же электрические сигналы, что и мозг в норме, например “сидеть”, “стоять” или “ходить”.
«Все подопытные смогли ходить с использованием ассистивных устройств спустя неделю», — подтвердила одна из руководителей группы ученых Джоселин Блотч. В последующих тестах пациенты оказались способны произвольно выбирать длину и скорость своих шагов и в течении часа идти по беговой дорожке, проходя дистанцию порядка одного километра. Все движения самостоятельно выбирались человеком, а эпидуральный имплант при этом не генерировал никаких непроизвольных движений.
«Наши пациенты должны были постоянно думать о совершении подходящих движений ног. Их мозг оставался активным все время, чтобы отрабатывать сигналы цепи обратной связи с электростимуляцией, которая активировала мышцы», — сказала Карен Минассиан, одна из авторов работы. Из-за постоянной вовлеченности, лечение привело к тому, что произвольные движения со временем восстанавливались по мере того, как вновь появлялись соединения в нервной системе.
Успешность лечения зависит от ряда факторов, включая тяжесть травмы и уровень оставшихся двигательных функций. Для некоторых, оно может привести к масштабным улучшениям за короткое время. По мнению ученых, проверка методики на большем числе подопытных станет важным следующим шагом. Ученые планируют изучить результаты методики на людях, получивших свои травмы недавно, когда «потенциал пластичности находится на максимальном уровне, а нейромышечная система еще не испытала эффекта атрофии вследствие хронического паралича».
Спинной мозг – орган центральной нервной системы, нервная трубка, находящаяся в позвоночном канале. Она делится на 31 сегмент, каждый из которых управляет своей частью тела и собирает информацию – болевую, кожную и мышечную.
Спинной мозг обладает всеми механизмами для инициации и регуляции движений. А это значит, что «починить» человека при параличе можно воздействуя именно на этот орган. Задачей ученых, работающих в Институте физиологии, было научиться управлять шагами, стимулируя спинной мозг. Нейрофизиологи проводили тестирование различных участков спинного мозга у животных в продольном и горизонтальном направлении, пока, наконец, не нашли зону, стимуляция которой вызывала шагательные движения.
Гибкие электроды, расположенные между спинномозговыми нервами и позвонками, управляются одним касанием экрана планшета. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Medicine, пациент или врач могут контролировать импульсы, которые активируют мышцы туловища и ног. В зависимости от схемы стимуляции электродов сигналы преобразуются в определенные мышечные активности, такие как вставание со стула или езда на велосипеде.
"Все три пациента смогли стоять, ходить, крутить педали, плавать и контролировать движения туловища всего за один день после активации имплантатов", - говорит автор исследования Грегуар Куртин, невролог и профессор Швейцарского федерального технологического института в Лозанне. - Пациенты могут выбрать желаемую активность на планшете, и соответствующие протоколы передаются на кардиостимулятор в брюшной полости.
Пациентам было 29, 32 и 41 год, и каждый из них несколько лет назад попал в аварию на мотоцикле. У всех троих мужчин здоровый спинной мозг находился на шесть сантиметров ниже травмы, и до операции они не двигались и не чувствовали ног. После того как устройства были имплантированы, пациенты прошли обучение тому, как пользоваться устройством, к которому потребовалось немного привыкнуть.
"Поначалу это было не идеально, но они могли тренироваться очень рано, чтобы иметь более плавную походку", - говорит Джослин Блох, доцент кафедры нейрохирургии Университетской больницы Лозанны, корреспонденту The Guardian Яну Сэмплу.
Три участника исследования могли сделать до 300 шагов самостоятельно, с некоторой поддержкой, в течение нескольких дней после получения имплантатов. Освоившись с устройствами в лаборатории, пациенты перешли к использованию их в повседневной жизни.
Всего через 11 дней после того, как Роккати получил спинномозговой имплантат, он уже ходил с опорой.
“Я видел, как двигаются мои ноги, и это было очень эмоционально”, - говорит он Клэр Уилсон из New Scientist. Через четыре месяца он уже мог передвигаться на ходунках более полумили без остановки.
Затем исследователи протестируют устройства стимуляции в более крупном исследовании с людьми разного пола и пациентами с более поздними травмами. Исследования на животных показали, что ранняя электростимуляция может помочь спинному мозгу восстановиться после травмы, что может помочь пациентам восстановить больше ощущений и двигательного контроля.
"Следующий шаг-начать раньше, сразу после травмы, когда потенциал для восстановления намного больше", - говорит Блох Кейтлин Салливан из NBC News.
📢Если вам понравилась статья то ставьте лайк и подписывайтесь на канал!📢
#техника #технологии #роботы