Текст уведомления здесь

Парализованным поможет сидеть электростимуляция кожи

После нее выполнять повседневные действия становится проще, а риска инфекций нет.
Добавить в закладки
Комментарии

Ученые из Института физиологии им. И.П. Павлова РАН совместно с коллегами из США и Канады выяснили, что стимуляция пояснично-крестцового утолщения спинного мозга через кожу улучшает способность хронически парализованных людей сидеть ровно, не теряя стабильного положения туловища. Ранее пользовались только инвазивными методами, когда электроды прикладывают непосредственно к нервной ткани. Научная статья опубликована в Journal of Neurotrauma.

Спинной мозг — это часть центральной нервной системы, которая руководит всеми мышцами туловища (но они получают сигналы также и от головного мозга) и принимает сигналы от многочисленных чувствительных клеток тела: рецепторов тепла и холода, нервных окончаний, воспринимающих боль, а также проприорецепторов, собирающих информацию о положении отдельных мышц и частей тела в пространстве.

Волокна спинного мозга и его нервы располагаются в строгом порядке: чем они ниже, тем более близкие к подошвам ступни мышцы они контролируют (и от них же получают обратную связь). Поэтому при повреждениях спинного мозга нарушается чувствительность всех сегментов тела ниже того, за который отвечал пораженный участок. Крупная рана в шейном отделе этого органа лишает возможности контролировать все конечности и туловище целиком, а повреждение в районе поясницы — только ноги и таз.

Несмотря на то что нервная ткань по сравнению со многими другими типами тканей очень плохо восстанавливается, сейчас существуют программы реабилитации парализованных из-за нарушений работы спинного мозга. Они включают в себя как двигательную терапию (пациент при помощи ассистента и различных приспособлений заново учится различным движениям), так и более прямые методы воздействия. Один из них — тоническая электрическая стимуляция спинного мозга ниже места его повреждения. Клетки там функционируют, но утратили возможность получать сигналы «сверху» и поэтому не в состоянии запустить сокращение соответствующих мышц и передать информацию от них в мозг. Стимуляция частично возвращает контроль движений парализованных частей тела.

Минус такой процедуры в том, что электроды, подающие слабый ток на спинной мозг и его нервы, нужно вводить в эпидуральное пространство — щель между надкостницей позвонков и наружной оболочкой спинного мозга. Соответственно, пациент при каждом таком воздействии испытывает как минимум психологический дискомфорт, плюс повышается вероятность инфекций. Теоретически можно стимулировать спинной мозг и его нервы неинвазивно, то есть не вставляя электроды в эпидуральное пространство. В этом случае к коже прикладывают плоские генераторы слабого электромагнитного поля.

Исследователи проверили действие таких стимуляторов на восьми добровольцах с давними травмами спинного мозга в сегментах от С3 (третий шейный) до T11 (одиннадцатый грудной). Стимуляцию всем проводили ниже места повреждения — над пояснично-крестцовым утолщением спинного мозга, контролирующим положение нижней части туловища и ног. Во время стимуляции пациенты с разной степенью потери чувствительности и способности двигаться должны были несколько минут по возможности прямо сидеть с открытыми глазами, затем с закрытыми, а после выполнять определенные простые действия руками. В это время приборы измеряли, как у них меняется положение центра тяжести, при каком отклонении от него они теряют равновесие и как эффективно работают задействованные в поддержании сидячей позы мышцы. Были и контрольные испытания, в ходе которых электростимуляцию спинного мозга через кожу не проводили.

Даже неинвазивное электрическое воздействие на пояснично-крестцовое утолщение помогало пациентам сидеть прямо. Их центры тяжести во всех испытаниях смещались меньше, чем без стимуляции спинного мозга. Закономерно, что у испытуемых повышался тонус мышц, поддерживающих равновесие в положении сидя: мышцы, выпрямляющей позвоночник, прямой мышцы живота (ее часто называют «прессом») и наружных косых мышц живота.

Исследование показывает, что неинвазивную электрическую стимуляцию спинного мозга не только можно проводить хронически парализованным — это нужно делать, поскольку данная процедура расширяет способности таких пациентов. До обсуждаемой работы это не было четко показано.

Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

У лис нашли «гены дружелюбия» к человеку

А их агрессивность оказалась связана с мутацией, которая у людей вызывает умственную отсталость.
Добавить в закладки
Комментарии

Исследователи из Института цитологии и генетики (ИЦиГ) СО РАН и Иллинойсского университета в Урбана-Шампейне опубликовали расшифрованный геном обыкновенной лисицы (Vulpes vulpes) и выделили в нем участки, претерпевшие особенно сильные изменения при одомашнивании. Раньше возможно было только сравнивать отдельные гены лисиц с таковыми у собак. Новое, более точное сопоставление выявило ген, тесно связанный с дружелюбием по отношению к человеку. Научная статья опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution. Исследование поддержано несколькими грантами, в том числе от РНФ.

Современные методы секвенирования, то есть чтения нуклеотидов в ДНК и РНК, позволили собрать полный геном обыкновенной лисицы. Донорами ДНК для этого проекта послужили одомашненные представители этого вида, живущие при Институте цитологии и генетики в новосибирском Академгородке. Шестьдесят лет назад генетик Дмитрий Константинович Беляев начал отбирать среди серебристо-черных лисиц, которых ради меха разводили на зверофермах по всей стране, наиболее лояльных к человеку животных. Параллельно Беляев и его сотрудники вели селекцию лис в противоположную сторону — на увеличение агрессивности.

Уже много поколений потомки животных двух групп — «злых» и «добрых» — проявляют те же «черты характера», что и их родители. Изучение родословных этих лис и эксперименты по скрещиванию лисиц с разной степенью дружелюбности к людям давали некоторую информацию о генетических механизмах превращения диких животных в послушных и игривых. Однако конкретные участки ДНК, обеспечившие быстрое привыкание лис к человеку (ведь их одомашнивание шло на порядки быстрее, чем у собак, кошек и т.п.), не были точно известны.

С появлением технологий секвенирования ДНК оказалось возможным «собрать» геном собаки и сравнивать отдельные участки в нем с генами беляевских лисиц, но все же ученые имели дело с представителями двух разных видов. Этим до недавнего времени и занимались ученые из ИЦиГ. Теперь международное сотрудничество позволило им совместно с коллегами полностью расшифровать геномы 10 агрессивных и 10 послушных представителей вида Vulpes vulpes. Их ученые сравнили с геномами обычных лисиц со зверофермы, которых не отбирали по параметрам поведения. [ ... ]

Читать полностью

В МФТИ придумали способ эффективно использовать нейрочипы в мозге людей

Квадратичное программирование снизит сложность вычислений, и вживленные устройства не будут перегреваться и «жечь» нервную ткань.
Добавить в закладки
Комментарии

Специалисты по машинному обучению из МФТИ разработали математическую модель, позволяющую наиболее эффективно анализировать большие массивы данных, поступающих от коры головного мозга на вживленный нейрочип. С ее помощью ученые надеются улучшить прогнозирование траектории движения руки парализованных людей на основе электрокортикограммы — совокупной электрической активности нейронов моторной (двигательной) коры. Помимо прочего, новая модель требует меньших объемов памяти и вычислений, что дает возможность совместить в нейрочипе процессор с датчиком и расположить его в черепной коробке, а также избежать вредного для нервной ткани перегрева устройства. Все вместе это приближает возможность создания полноценного экзоскелета для потерявших возможность самостоятельно передвигаться людей. Статья с описанием алгоритма опубликована в Expert Systems with Applications.

При повреждениях спинного мозга сигналы от головного мозга, управляющие движением конечностей, не доходят до мышц. Однако травмы могут произойти в разных отделах позвоночника, и чем выше они локализованы, тем большее количество мышц парализуется. Так, повреждение в районе поясницы лишает возможности контролировать ноги и таз, а разрыв в шейном отделе — дополнительно парализует туловище целиком и руки. Человек теряет возможность не только самостоятельно двигаться, но и элементарно себя обслуживать.

В настоящий момент разрабатывается несколько подходов к реабилитации таких пациентов, и наиболее многообещающими являются интерфейсы мозг-компьютер. Долгое время они были исключительно внешними: у перенесших травмы спинного мозга снимали электроэнцефалограмму с поверхности скальпа, ее обрабатывал переносной компьютер и передавал команды на стимулирующее мышцы устройство или экзоскелет. С помощью такой системы, например, научили ходить больного параплегией. Но наиболее эффективными себя показали вживляемые напрямую в мозг нейрочипы. С их помощью буквально за шесть дней удавалось вернуть подвижность задним лапам обезьян после экспериментальных травм спинного мозга в поясничном отделе.

Пример эксперимента, в котором пациенты перемещали три блока вдоль граней квадрата 25×25 см один за другим, при этом у них параллельно записывалась электрокортикограмма. Изображение: пресс-служба МФТИ
Пример эксперимента, в котором пациенты перемещали три блока вдоль граней квадрата 25×25 см один за другим, при этом у них параллельно записывалась электрокортикограмма. Изображение: пресс-служба МФТИ

[ ... ]
Читать полностью

Светящиеся частицы Януса помогут победить рак

Их успешное путешествие к опухолям уже показали в исследованиях на животных.
Добавить в закладки
Комментарии

Ученые из России и Германии создали «двуликие» наночастицы из золота (Au) и магнетита (Fe3_O4_), хорошо заметные при магнитно-резонансной томографии благодаря создаваемому ими контрасту. К этим частицам в форме октаэдров можно присоединять молекулы флуоресцентных красителей и терапевтических препаратов. Таким образом, магнетитно-золотые наночастицы Януса можно использовать и для выявления заболеваний, и для их лечения. Научная статья об изобретении опубликована в журнале Scientific Reports.

Одно из популярных в данный момент направлений в онкологии — так называемая тераностика, одновременная диагностика и терапия болезней. Ее планируют осуществлять за счет многофункциональных наночастиц, как правило состоящих из нескольких принципиально разных компонентов. Заранее неизвестно, как такие «составные» наночастицы поведут себя в организме, в частности как велико будет их время жизни in vivo и насколько эффективно они будут накапливаться в месте опухоли.

Чтобы проверить это, авторы новой статьи подобрали составляющие наночастиц так, что они одновременно обладали магнитными свойствами и были видны при использовании других техник визуализации, отличных от магнитно-резонансной томографии (МРТ). Они последовательно синтезировали октаэдры из золота и магнетита, затем поместили их в растворитель полиэтиленгликоль и уже к этой системе добавили органический зеленый флуоресцентный краситель Cy5 (сульфоцианин 5), «высвечивающий» отдельные белки и другие биомолекулы. К полученным наночастицам сложного состава присоединяли либо второй флуоресцентный краситель — NRed (нильский красный), либо противоопухолевое средство — доксорубицин.

После завершения синтеза наночастиц исследователи определили их средний диаметр, магнитные свойства, спектры отражения света и т.д. «Янусы» с двумя красителями и с красителем + доксорубицином вводили в культуры клеток меланомы и рака молочной железы мышей, а затем и внутривенно самкам мышей с аналогичными заболеваниями. Доксорубицин, связанный с наночастицами, высвобождали, воздействуя на них ультразвуком определенной частоты. За перемещениями частиц наблюдали с помощью мультифотонного конфокального микроскопа прямо в организмах живых мышей (но для этого нужно было сделать надрез кожи над опухолью). Места скопления наночастиц определяли с помощью МРТ — сами частицы выступали там контрастным агентом. Отдельно, на культурах клеток и крови мышей, измерили степень токсичности наночастиц для здоровых тканей. [ ... ]

Читать полностью