Tyrimas parodė, kad atsigavimas po paralyžiaus naudojant naują neurotechnologijos metodą
Mūsų kūno slanksteliai yra kaulai, sudarantys stuburą. Mūsų stuburą sudaro keli nervai, besitęsiantys nuo mūsų smegenų iki apatinės nugaros dalies. Mūsų nugaros smegenys yra nervų ir susijusių audinių grupė, kurią sudaro šis stuburo slankstelis ir kurie juos apsaugo. Nugaros smegenys yra atsakingos už pranešimų (signalų) perdavimą iš smegenų į įvairias mūsų kūno dalis ir atvirkščiai. Dėl šio perdavimo galime jausti skausmą arba judinti rankas ir kojas. Nugaros smegenų pažeidimas – itin sunki fizinė trauma, kai pažeidžiamos nugaros smegenys. Kai nugaros smegenys pažeidžiamos, kai kurie impulsai iš mūsų smegenų „nesugeba“ patekti į skirtingas kūno dalis. Dėl to visiškai prarandamas jutimas, jėga ir mobilumas bet kur žemiau sužalojimo vietos. Ir jei sužalojimas įvyksta arti kaklo, tai baigiasi paralyžius visoje didelėje kūno dalyje. Nugaros smegenų sužalojimas yra labai traumuojantis ir turi didelę įtaką sergančiojo kasdieniam gyvenimui, sukeldamas ilgalaikius fizinius, psichinius ir emocinius padarinius.
Naujas daug žadantis tyrimas
Šiuo metu nėra vaistų, kaip ištaisyti stuburo traumos padarytą žalą, nes ji yra negrįžtama. Kai kurios gydymo ir reabilitacijos formos padeda pacientams gyventi vaisingą ir savarankišką gyvenimą. Vyksta daugybė tyrimų, tikintis, kad kada nors bus galima visiškai išgydyti nugaros smegenų pažeidimus. Proveržio tyrimo metu mokslininkų komanda iš Ecole Polytechnique Fédérale de Losanne ir Lozanos universitetinės ligoninės Šveicarijoje sukūrė naują terapiją, skirtą pagreitinti atsigavimą po nugaros smegenų pažeidimo. Šis tyrimas, vadinamas STIMO (STImulation Movement Overground), buvo paskelbtas Gamta1 ir Nature Neuroscience "2. Mokslininkai teigia, kad jų išvados pagrįstos supratimu, kurį jie įgijo analizuodami gyvūnų modelius per ilgus tyrimus.
Mokslininkai siekė imituoti smegenų ir nugaros smegenų elgesį realiuoju laiku. Šio tyrimo dalyviai buvo trys paraplegikai, patyrę kaklo stuburo smegenų pažeidimus ir daugelį metų (mažiausiai keturis) buvę paralyžiuoti. Visiems buvo atlikta skirtinga reabilitacija ir, nors traumos vietoje buvo nervinių jungčių, jie nepajudėjo. Atlikę naują reabilitacijos protokolą, aprašytą dabartiniame tyrime, jie sugebėjo vaikščioti vos per savaitę su ramentais arba vaikštynėmis, parodydami, kad jie savo noru atgavo kojų raumenų, kurie buvo paralyžiuoti po traumos, kontrolę.
Tyrimais tai buvo pasiekta naudojant „tikslinę nervinių ląstelių elektrinę stimuliaciją“ medinėse nugaros smegenyse kartu su svoriu paremta terapija. Nugaros smegenų elektrinė stimuliacija buvo atlikta labai tiksliai, todėl šis tyrimas buvo unikalus. Stimuliacija buvo tarsi trumpi elektriniai sukrėtimai, kurie sustiprintų signalus ir padėtų paralyžiuotų dalyvių smegenims ir kojoms geriau bendrauti. Šiuo tikslu ant nugaros smegenų buvo įdėti implantai – elektrodų rinkinys (16 elektrodų ant impulsų generatoriaus), leidžiantis tyrėjams nukreipti atskirus atskirus dalyvio kojų raumenis. Šis implantas, degtukų dėžutės dydžio mašina, iš pradžių buvo sukurtas raumenų skausmui malšinti. Technologiškai sudėtinga buvo operatyviai implantuoti šį įrenginį tam tikrose nugaros smegenų vietose. Įvairios šių elektrodų konfigūracijos implantuose suaktyvino tikslines nugaros smegenų sritis ir imitavo signalus / pranešimus, kuriuos reikėjo perduoti į smegenis, kad būtų galima vaikščioti. Be elektrinės stimuliacijos, pacientai taip pat turėjo patys „galvoti“ apie kojų judinimą, kad pažadintų bet kokias neveikiančias neuronų jungtis.
mokymas
Dalyviams buvo svarbu tiksliai nustatyti elektrinės stimuliacijos laiką ir vietą, kad būtų atliktas tam tikras judesys. Tikslinius elektros impulsus tiekė belaidė valdymo sistema. Dalyviams buvo sunku prisitaikyti ir tiksliai suderinti savo smegenų „ketinimo“ vaikščioti ir išorinės elektros stimuliacijos koordinavimą. Eksperimentas pagerino neurologinę funkciją ir leido dalyviams ilgą laiką natūraliai lavinti vaikščiojimo ant žemės įgūdžius laboratorijoje. Po savaitės visi trys dalyviai galėjo vaikščioti laisvomis rankomis, pasitelkę tikslinę elektrinę stimuliaciją ir kūno svorio palaikymo sistemą daugiau nei vieną kilometrą. Jie nepatyrė kojų ir raumenų nuovargio, o jų žingsniavimo kokybė buvo vienoda, todėl jie galėjo patogiai dalyvauti ilgose treniruotėse.
Po penkių treniruočių mėnesių savanoriška visų dalyvių raumenų kontrolė žymiai pagerėjo. Buvo manoma, kad tokia ilga ir intensyvi treniruotė labai tinka plastiškumui palaikyti, nes panaudojant mūsų nervų sistemai būdingą gebėjimą „pertvarkyti“ nervines skaidulas ir plėtoti naujas nervines jungtis. Ilgesnis mokymas pagerino ir nuoseklų motorinę funkciją net ir išjungus išorinę elektros stimuliaciją.
Ankstesni tyrimai, kuriuose buvo naudojami empiriniai metodai, buvo sėkmingi, kai tik keli paraplegikai galėjo žengti kelis žingsnius per trumpą atstumą, naudodamiesi vaikščiojimo pagalbinėmis priemonėmis, kol buvo teikiama elektrinė stimuliacija. Kai stimuliacija buvo išjungta, grįžo ankstesnė būsena, kai pacientai negalėjo suaktyvinti jokių kojų judesių ir taip yra todėl, kad pacientai nebuvo „pakankamai apmokyti“. Unikalus dabartinio tyrimo aspektas yra tai, kad neurologinės funkcijos išliko net pasibaigus treniruotei ir išjungus elektrinę stimuliaciją, nors dalyviai vaikščiojo daug geriau, kai buvo įjungta stimuliacija. Šis treniruočių gydymas galėjo padėti atstatyti ir sustiprinti neuroninius ryšius tarp smegenų ir nugaros smegenų, kurie dėl traumos tapo nefunkcionuoti. Mokslininkai džiaugėsi netikėta žmogaus nervų sistemos reakcija į jų eksperimentą.
Tai proveržis, skirtas pacientams, patyrusiems įvairių tipų lėtinius nugaros smegenų pažeidimus, ir buvo sukurta viltis, kad tinkamai treniruojantis jie gali pasveikti. Pradedanti įmonė, vadinama GTX medical, kurią bendrai įkūrė šio tyrimo autoriai, siekia sukurti ir kurti pritaikytus neurotechnologija kurios gali būti naudojamos reabilitacijai sveikatos priežiūros sistemoje. Tokia technologija taip pat turi būti išbandyta daug anksčiau, ty iškart po traumos, kai atsigavimo potencialas yra daug didesnis, nes organizmo nervų ir raumenų sistema nepatyrė visiškos atrofijos, susijusios su lėtiniu paralyžiumi.
***
{Galite perskaityti pradinį tyrimo dokumentą spustelėję toliau pateiktą DOI nuorodą cituojamų šaltinių sąraše}
Šaltiniai)
1. Wagner FB et al 2018. Tikslinė neurotechnologija atkuria vaikščiojimą žmonėms su nugaros smegenų pažeidimu. Gamta. 563(7729). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0649-2
2. Asboth L ir kt. 2018. Kortiko – retikulo – stuburo grandinės pertvarkymas įgalina funkcinį atsigavimą po sunkaus nugaros smegenų sumušimo. Gamtos neuromokslai. 21 straipsnio 4 dalį. https://doi.org/10.1038/s41593-018-0093-5
***
