Ученые СПбГУ создали технологию электростимуляции спинного мозга при параличе

Пространственно-временная нейромодуляция спинного мозга парализованных крыс. Изображение: пресс-служба СПбГУ

В ходе исследования международной группе ученых удалось разработать новый эффективный способ электростимуляции спинного мозга при параличах. Подход, в создании которого активное участие принял профессор Санкт-Петербургского государственного университета, может быть применен для восстановления двигательной активности у людей.

Проверив действенность метода на грызунах, исследователи пришли к выводу о возможности его применения у людей с целью восстановления сенсомоторных функций, рассказывает пресс-служба СПбГУ. Результаты работы швейцарских, немецких, французских и российских ученых опубликованы в журнале Nature Medicine.

Ранее в результате экспериментов на животных и клинических исследований было показано, что нейромодуляция сетей поясничных сегментов с помощью электрической стимуляции улучшает контроль движений после травмы спинного мозга. Однако данный метод имел два основных ограничения. Во-первых, до настоящего момента воздействовать можно было только на определенные участки спинного мозга. Во-вторых, стимуляция происходила непрерывно на протяжении всей двигательной деятельности и не была привязана к конкретному моменту мышечной активности.

«Сегодня мы научились управлять сокращением тех или иных групп мышц, задействованных в процессе передвижения, в реальном времени, — пояснил один из авторов работы, профессор СПбГУ Павел Мусиенко. — Благодаря возможностям компьютерного моделирования нам удалось выявить те точки спинного мозга, воздействие на которые в будущем поможет решить проблему с восстановлением двигательных функций у людей».

С помощью компьютерного моделирования ученые разработали алгоритм воздействия на несколько сегментов спинного мозга, изменяя электрическую стимуляцию в зависимости от текущих двигательных способностей и выполняемой задачи. Стимуляция специфических сегментов левой и правой половины спинного мозга у грызунов позволяла контролировать активность мышц разных конечностей при движении. Такая пространственно-временная нейромодуляция эффективно восстанавливала качество ходьбы, способности к поддержке веса тела, выносливость и координацию при передвижении у крыс с тяжелыми повреждениями спинного мозга.

«В ходе исследования мы создали новые технологии имплантации, матрицы электродов и алгоритм стимуляции нейронных сетей с тонкой подстройкой на основе обратной связи от движений конечностей, — рассказал Павел Мусиенко. — Как оказалось, такой подход, называемый «пространственно-временная нейромодуляция», значительно эффективнее используемых нами ранее».

Разработанная технология открывает новые возможности как для фундаментальных исследований центральной нервной системы, так и для нейропротезирования при заболеваниях и травмах. Ученые убеждены, что данный подход может быть применен в разработке научно обоснованных методов нейромодуляции для восстановления двигательной активности у людей.
Теги:

Читать еще на Чердаке: