Ученые из нейроинженерной лаборатории клиники Мейо, среди которых Игорь Лавров, Дмитрий Саенко и Юрий Герасименко, провели весьма успешное испытание электрической стимуляции спинного мозга у пациента с параличом, Джереда Чиннока. Благодаря имплантированной эпидуральной системе с шестнадцатью электродами, пациент смог совершать движения ногами, а также стоять практически без поддержки (при напряжении тока 2,1 вольта) и полностью самостоятельно (при напряжении 2,2 вольта). По утверждению исследователей, данный случай является прецедентом в медицине, поскольку эпидуральная электрическая стимуляция (EES) позволила достичь таких результатов всего за две недели, то есть восемь сеансов стимуляции после активации имплантата.
Электроды получали сигнал от другого имплантата RestoreSensor SureScan MRI (Medtronic) и стимулировали спинной мозг без всякого воздействия на мышцы. Сигналы подавались импульсами по 0,5 миллисекунд на частоте 1 Гц с напряжением до 5,5 вольт.
Даже без предварительного обучения парализованный пациент смог силой воли двигать пальцами и целыми ногами. Чудо, к которому привыкли все остальные, т.н. «нормальные» люди.
Джаред Чиннок сломал спину три года назад в результате автомобильной аварии. Повреждение спинного мозга в шестом грудном позвонке означает, что парень ничего не мог чувствовать ниже торса. Хотя ноги и другие органы остались в целости, но к ним уже не проходил сигнал от головного мозга.
Перед имплантацией устройства пациент прошёл многократные сеансы интенсивной физической терапии. Группа из 30 специалистов работала над ним 22 недели, проводя по три тренировки в недели. Они должны были восстановить тонус мышц и подготовить их к нагрузке и получению сигналов от спинного мозга. Также было важно стимулировать сам спинной мозг: определить те конкретные места, где наблюдается нейронная активность во время стимуляции мышц и попыток определённых движений со стороны пациента. Именно в эти места затем были установлены 16 электродов.
Врачи постоянно проводили тесты — и некоторые из результатов позволили сделать вывод, что повреждение спинного мозга может быть «обратимым», то есть можно попробовать восстановить прохождение сигнала через место повреждения в пояснично-крестцовом отделе позвоночника.
На иллюстрации показан профиль повреждения спинного мозга у пациента. По нему видно, что некоторые показатели улучшились после 16 недель физической терапии, по сравнению с показателями после 8 недель. Только на второй месяц испытаний у пациента по результатам электромиографии была зарегистрирована первая активность (на иллюстрации F справа внизу).
После физической терапии пациенту имплантировали электрод в эпидуральное пространство позвоночника чуть ниже места повреждения в шестом грудном позвонке — в поясничное утолщение примерно посередине спины. Электрод подключался к устройству с компьютерным управлением, вмонтированному под кожу. Идея была в том, чтобы модулировать сигнал, который был бы естественным путём проходить по нейронам спинного мозга. Компьютер передаёт сигнал на устройство, а оно через электрод модулирует сигнал определённого вида.
Джаред говорит, что смог двигать пальцами уже в первый день, когда специалисты активировали электронный стимулятор. В течение двух недель он успешно совершил движения ходьбы (лёжа на кушетке) и самостоятельно стоял на месте без помощи врачей, только при самостоятельной поддержке руками верхней части тела за параллельные брусья.
Показатели электромиографии (внизу) при подаче через указанные электроды сигналов с разным напряжением: 1,5 вольта и 2,2 вольта
Джаред двигает ногой с разной степенью интенсивности
К сожалению, учёным пока не удалось расшифровать реальные сигналы, которые головной мозг отправляет по спинному мозгу. Нынешние эксперименты похожи на опыты Павлова, хотя на более высоком уровне. Учёные 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.
Автор: Анатолий Ализар @alizar
Источни: https://habr.com/
