Актуальність
Внаслідок травм хребта особливо безнадійна ситуація виникає при повному розриві спинного мозку, що призводить до паралічу та порушення функції органів малого таза. Грубі порушення, до яких призводить переривання нервової провідності, суттєво знижують якість життя та розглядаються як один з основних факторів інвалідизації працездатного населення. В основі патофізіології проблеми — масова загибель нейронів, порушення гематоенцефалічного бар’єра з подальшим виникненням неспецифічного запалення, яке спричиняє вторинний каскад пошкодження та призводить до демієлінізації нервів. Демієлінізовані аксони стають вразливими та здатними до переродження. Без швидкої ремієлінізації нейрони гинуть, що порушує нейросигнальні шляхи та спричиняє моторний дефіцит. Стійке порушення руху має обмежену клінічну відповідь на фармакологічне лікування та спричиняє інвалідизацію особи. Враховуючи соціальне значення проблеми, міжнародною командою дослідників на чолі з професором Грегуаром Куртеном (Grégoire Courtine) у рамках 7-го проєкту Європейської ради наукових досліджень була висунута гіпотеза щодо можливого впливу кори головного мозку на довільні рухи нижніх кінцівок. На підтвердження цієї думки у 2016 р. проведено експеримент із двома травмованими макаками резус, попередні результати якого опубліковані в журналі «Neurocience» (Нейронаука).
Результати
Ходьба стає можливою завдяки складній взаємодії нейронів головного та спинного мозку, під час якої нервова регуляція рухів контролюється сигналами з моторних центрів кори головного мозку, які передаються дорсальним корінцям спинного мозку. Електричні сигнали з моторних центрів головного мозку передаються до поперекового відділу спинного мозку, де активують рухові нейрони, що координують рух м’язів, які відповідають за розгинання та згинання нижніх кінцівок. Однак ранні дослідження продемонстрували, що моторна функція не завжди базується на рефлекторній дузі та надали можливість припустити програмну регуляцію рухів, які шляхом практики можна довести до автоматизму. Гіпотеза «програмної організації» відновлення нервового шляху стала основою дослідження групи швейцарських лікарів та інженерів-біологів.
У ході експерименту за умови збереження функціональності відповідних зон у головному та спинному мозку в головний мозок двох макак резус із травматичним розривом спинного мозку грудного відділу був імплантований чіп, який записував імпульси моторних центрів кори. Зазвичай при такій травмі функціональний контроль ураженої кінцівки повертається впродовж місяця. Попередньо дослідниками були розроблені карти моторних хребтових точок, до яких надходять нервові сигнали. Нейросенсор посилав імпульси, зібрані мікрочіпом у моторній ділянці кори головного мозку, на комп’ютер. Після декодування сигнали надходили до спінального стимулятора, імплантованого в поперекову ділянку хребта, нижче місця травмування, та координували електричну стимуляцію хребтових нервів, які відповідають за моторну функцію, а макаки демонстрували рухи нижніх кінцівок під час прогулянки на біговій доріжці. На думку дослідників, ці дані дозволяють стверджувати, що свідомо керовані згинання та розгинання нижніх кінцівок можуть стати новим етапом нейрореабілітації пацієнтів, які перенесли травми спинного мозку.
Висновки
Таким чином, необхідний пошук можливостей для широкого застосування нейропротезування, зважаючи на велике соціальне значення проблеми спінальної травми.
- Researchers Restore Leg Movement in Primates Using Wireless Neural Interface (2020) Pub: Nov. 9, 2016. Source: Brown University (https://neurosciencenews.com/leg-movement-neural-interface-5465).
Юлія Жарікова
