В чем суть работы? Как известно, всеми нашими действиями управляет головной мозг, в частности, он дает команды ногам стоять, идти, бежать и т.д. Эти команды идут в спинной мозг, и уже он передает сигналы мышцам. Но у парализованного пациента, 29-летнего Джареда Чиннока, был поврежден шейный отдел позвоночника, поэтому команды из головного мозга в спинной не проходили. Отсюда и полная парализация ног. Его три года пытались лечить с помощью различных двигательных тренировок, но безуспешно. И тогда решили применить электростимуляцию. Для чего в пояснично-крестцовый отдел спинного мозга установили матрицу с 15 электродами. Идущими от них слабыми сигналами с частотой 25 герц ученые надеялись заменить команды из головы, активировав в спинном мозге участки, которые отвечают за работу ног.
- Надо подчеркнуть, что сигналы от этих электродов не повторяют команды, которые идут из мозга, такой вариант крайне сложен и сегодня просто нереален, - говорит заместитель директора Института физиологии им. Павлова РАН доктор биологических наук Татьяна Мошонкина. - Здесь другой принцип. Несколько лет назад было открыто, что спинной мозг это не просто проводник команд головного, он сам участвует в организации движений. Одни его сегменты, скажем, в самой нижней зоне позвоночника управляют мышцами, от которых зависит вертикальная стойка, сегменты, расположенные чуть выше, связаны со сгибанием ног, третьи управляют шагами и т.д.
Эта самостоятельность спинного мозга и использована учеными в своей работе. Путь к успеху оказался долгим и трудным. Пациент 10 месяцев, по два часа пять дней в неделю, пытался заставить спинной мозг откликнуться на сигналы электростимулятора. А еще он постоянно занимался двигательными тренировками. Уже через две недели он смог лежа двигать ногами и даже имитировать движения. А на "финише" этой марафонской эпопеи самостоятельно шагать по дорожке, движущейся со скоростью 0,22 метра в секунду.
- В принципе сама по себе электростимуляция спинного мозга сегодня считается одним из наиболее перспективных методов лечения парализованных людей, - говорит Мошонкина. - Такими исследованиями занимаются в разных научных центрах мира. Сообщается, что людей учат совершать различные движения, но работа, о которой мы говорим, серьезный прорыв. Ведь человек впервые пошел без помощи тренера. А это огромный шаг вперед.
Здесь можно вспомнить, что несколько лет назад таким прорывом стала работа группы швейцарских ученых с парализованной обезьяной. Они сумели связать головной мозг и электроды, установленные в спинном мозге. Команды управления пошли прямо из головы, почти как у здоровых особей.
Нейроинженеры надеются, что развитие этой технологии поможет вернуть двигательные функции многим парализованным людям. Конечно, они не будут бегать как спортсмены, но смогут стоять на месте без посторонней помощи и медленно ходить. К сожалению, пока не удалось расшифровать реальные сигналы, которые головной мозг отправляет спинному мозгу. Ученые только нащупывают путь к настоящему управлению нервной системой извне и транслятору сигналов с компьютера в нейроны и обратно с расшифровкой и кодировкой в реальном времени.
Кстати
Государственную поддержку получит проект "Спинальный нейропротез". Будет разработано нейростимуляционное устройство для самостоятельной ходьбы больных с тяжелыми двигательными нарушениями после инсульта. В основе разработки лежит метод неинвазивной электрической стимуляции спинного мозга, разработанный руководителем проекта Юрием Герасименко. Нейропротез позволит инициировать и контролировать ходьбу малоподвижных и парализованных пациентов. Устройство предназначено для использования не только в неврологических и реабилитационных отделениях клиник, его также можно будет эффективно использовать в рамках домашней реабилитации. Спинальные нейропротезы будут в разы дешевле, чем их ближайшие аналоги - экзоскелеты.
Авторы проекта создадут прототип, проведут технические и клинические испытания, подтверждающие безопасность и эффективность изделий. К 2020 году разработчики планируют подать заявку на регистрацию спинальных нейропротезов и получить российские и международные патенты.