В России выяснили, как «перезапускается» спинной мозг при восстановлении ходьбы

Группа ученых, куда вошли специалисты Санкт-Петербургского университета, установила механизм восстановления спинного мозга после получения травмы и выяснила, каким образом он «перезапускается» с помощью электрической стимуляции. Оказалось, что электрические импульсы могут запускать работу даже неактивных нейронов. Кроме того, они по-разному влияют на отличающиеся группы нейронов. Об этом «Газете.Ru» рассказали в СПбГУ.

В спинном мозге находятся специальные группы нейронов, которые формируют локомоторную сеть — систему, отвечающую за генерацию и координацию шагов. Однако при травмах спинного мозга эта сеть повреждается, что приводит к потере локомоторных способностей. Обычно для лечения таких повреждений используется эпидуральная электростимуляция (ЭЭС) — метод, при котором электрические импульсы подаются через электроды, расположенные на поверхности спинного мозга. Однако механизм активации нейронов до сих пор был неизвестен.

Ранее ученые считали, что ЭЭС стимулирует работу только активных нейронов, кроме того, считалось, что метод оказывается общее воздействие на всю систему. Но оказалось, что ЭЭС запускает локомоторную сеть, даже если ранее она не была активна.

Кроме того, разные группы нейронов по-разному реагируют на электрический импульс. Одни из них давали ответ на электрическую стимуляцию быстро, другие проявляли активность медленнее, поэтому ЭЭС помогала не только поддерживать высокий уровень возбудимости нейронной сети, необходимый для выполнения движений, но и не нарушала общего ритма ходьбы.

Импульсы стимулируют нейроны спинного мозга, заставляя их работать так, будто организм готовится к движению, при этом активность нейронов меняется в зависимости от фазы движения. В начальной фазе, то есть до начала движения, ЭЭС вызывала общее повышение активности нейронов, во время самого движения эта активность становилась более организованной, чтобы поддерживать ритмичность шагов.

«Кроме расширения наших представлений о работе спинальных нейронных сетей, полученные результаты имеют большое значение для развития клинических подходов нейромодуляции и нейропротезирования при заболеваниях и травмах нервной системы. Наряду с разработкой нейроинтерфейсов нового поколения, мягкой тонкой биоэлектроники, нужно понимать, как устроена нейронная сеть спинного мозга и как сделать алгоритмы ее стимуляции более биомиметическими, безопасными и эффективными», — объяснил «Газете.Ru» один из авторов научной работы профессор Павел Мусиенко.

В будущем это открытие может усовершенствовать методы реабилитации пациентов с травмами спинного мозга, паркинсонизмом и другими нарушениями двигательных функций. Исследование было проведено совместно с университетом «Сириус» и другими научными организациями.