Российские нейробиологи провели исследование, в ходе которого измерили отклик нервной системы на электростимуляции. Ученые из Университета «Сириус» вместе с международным научным коллективом изучили влияние электронной стимуляции кожных нервных волокон на обработку сигналов у обезьян. Результаты исследования, опубликованные в авторитетном международном издательстве Cell, показали, что электрическое воздействие нарушает работу сенсомоторных нейронных сетей в спинном мозге обезьян. Это демонстрирует необходимость поиска более естественных режимов электростимуляции при работе с различными сенсомоторными нарушениями.
Одним из главных вызовов в современной нейронауке и медицине является восстановление неврологических функций у людей с сенсомоторными нарушениями. Болезни, такие как Альцгеймер и Паркинсон, являются одними из самых тяжелых заболеваний, связанных с нарушением сенсомоторных функций. Восстановление нейронных функций с помощью нейростимуляции, осуществляемой электрическим током, является одним из существующих методов. Например, стимуляция спинного мозга позволяет восстановить локомоторную активность ног или мелкую моторику рук. Таким образом, искусственная активность нейронной сети заменяет естественную.
Хотя нейростимуляция уже применяется в клинической практике для лечения сенсомоторных расстройств, ее влияние на динамику состояния нервных сетей изучено недостаточно. Международный коллектив ученых, включая научную группу из Университета «Сириус», провел исследование влияния электростимуляции на состояние лабораторных приматов Курчатовского комплекса медицинской приматологии (НИЦ «Курчатовский институт»).
Один из авторов исследования, Павел Мусиенко, заведующий лабораторией нейропротезов Института трансляционной биомедицины СПбГУ и научный руководитель направления «Нейробиология» Научно-технологического университета «Сириус», объяснил, что обезьяны являются лучшей моделью для подобных экспериментов из-за схожести их нервной системы с человеческой. В ходе исследования была зарегистрирована активность нейронов при генерации проприоцептивных импульсов от лучевого нерва у четырех обезьян.
Ученые оценивали, как спинной мозг обрабатывает проприоцептивные сигналы при непрерывной стимуляции кожного нерва. Они обнаружили, что проприоцептивные импульсы вызывали специфические ответы нейронной сети, которые нарушались одновременной кожной стимуляцией. Это нарушение также распространялось на соматосенсорную кору головного мозга, что указывает на то, что электрическая стимуляция может влиять на естественную обработку информации центральной нервной системы.
Павел Мусиенко подчеркнул, что результаты исследования показывают необходимость разработки биомиметических режимов стимуляции, близких к естественным, для более эффективной терапии. Он отметил, что в современной медицине необходимо не только усовершенствовать нейрональные электроды, но и уделить большое внимание поиску более естественных методов стимуляции.
Исследование было проведено учеными из СПбГУ и Университета «Сириус» совместно с Институтом физиологии им. И. П. Павлова РАН, Life Improvement by Future Technologies Center “LIFT”, а также с зарубежными партнерами из Питтсбургского и Белградского университетов.