Визуализация стимуляции нейронов
В недавнем исследовании швейцарские учёные из исследовательского центра NeuroRestore определили, какие именно группы нервов спинного мозга необходимо стимулировать для восстановления двигательной активности. Результаты были опубликованы в журнале Nature.
При помощи комбинации из электрической стимуляции и интенсивной физической терапии девять людей с хроническими повреждениями спинного мозга вернули себе возможность ходить. Все они страдали от серьёзного или даже полного паралича. Добровольцы, участвовавшие в эксперименте, начали замечать признаки улучшения состояния сразу после начала работы, и эти улучшения не проходили даже спустя пять месяцев.
Нервные клетки, отвечающие за хождение, находятся в разделе спинного мозга, расположенного в районе поясницы. Повреждения спинного мозга могут прервать поток сигналов, идущих от головного, и человек может лишиться возможности ходить, даже если поясничные нейроны останутся целыми.
В предыдущих исследованиях было продемонстрировано, что электрическая стимуляция спинного мозга может устранять паралич, но как именно это происходит, было не совсем ясно. Нейробиолог Клаудиа Кэйт из Федеральной политехнической школы Лозанны с коллегами решили испытать технологию эпидуральной электрической стимуляции на девяти добровольцах.
Спинной мозг стимулировался электронным имплантатом. Тем временем пациенты проходили курс интенсивной нейрореабилитации посредством роботизированной системы поддержки, помогавшей им двигаться в различных направлениях.
Спустя пять месяцев такой стимуляции и реабилитации, проводившихся 4-5 раз в неделю, все девять добровольцев смогли передвигаться при помощи ходунков. Также у восстановившихся пациентов наблюдалось понижение активности нейронов поясничного отдела спинного мозга во время ходьбы. Как пояснил нейробиолог Грегор Куртин, головной мозг тоже устроен сходным образом – чем лучше мы осваиваем какую-либо активность, тем меньше нейронов участвует в её осуществлении.
Кэйт с командой смоделировали похожий процесс на мышах при помощи РНК-секвенирования и пространственной транскриптономии – технологии, позволяющей измерять и составлять карту активности генов в конкретных тканях – попытались разобраться, какие клетки за что отвечают.
В средних пластинах поясничного участка спинного мозга они нашли популяцию ранее неизвестных нейронов, способных принять на себя управление после получения травмы. Эта ткань состоит из нейронов SC Vsx2::Hoxa10, и она, судя по всему, не работает во время ходьбы у здоровых животных, однако жизненно необходима для восстановления после повреждения спинного мозга. Мыши, у которых удалили эту ткань, восстановиться после повреждения не смогли.
Эти нейроны расположены так, чтобы превращать поступающую из ствола головного мозга информацию в исполняемые команды. Эти команды затем расходятся по нейронам, отвечающим за ходьбу. И это только один компонент крайне сложной цепочки клеток, передающих и получающих сообщения, поэтому эту систему придётся изучать ещё очень долго. Однако, по заключению исследователей, эксперименты подтвердили, что SC Vsx2::Hoxa10 принимают фундаментальное участие в восстановлении ходьбы после паралича.
