В Медицинском центре Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) совместно со специалистами Казанского федерального университета (КФУ) и клиники Мейо (США) внедрили уникальную технологию по реабилитации пациентов со спинальной травмой с использованием технологии стимуляции спинного мозга
Операции были выполнены трем пациентам с осложненной спинальной травмой, им был имплантирован эпидуральный нейростимулятор спинного мозга ниже уровня травмы. Продолжая ранее опубликованную в журнале Nature Medicine работу, которая показала возможность восстановления произвольных движений после полной травмы, исследователи хотели понять, насколько стимуляция спинного мозга может ускорить реабилитацию подобных пациентов и улучшить качество их жизни. Также в задачи исследование входила разаработка метода оценки и отбора пациентов, наиболее подходящих для данной процедуры.
«На этом этапе помимо установки электродов на спинной мозг пациентов мы можем провести детальную оценку и настройку параметров стимуляции для дальнейших исследований, – пояснила Алёна Милицкова, научный сотрудник КФУ. – В ходе работы мы оцениваем параметры «ответов» мышц, которые позволят нам индивидуально настроить программу стимуляции для каждого пациента. Установка этих стимуляторов должна помочь врачам лучше понять процесс реабилитации и даст шанс для пациентов с осложненной спинномозговой травмой».
Полученные результаты уже обнадеживают. Первый пациент, получивший травму в 2013 году, рассказал, что он успел опробовать разные виды реабилитации, но успеха не достиг: обычно люди с такой травмой практически не встают. Он провел шесть лет в инвалидном кресле и уже свыкся с мыслью о своем положении. Тем не менее, после операции у него стали появляться произвольные движения в нижних конечностях во время стимуляции спинного мозга.
Через две недели после установки нейростимулятора второй пациент отметил, что он начал контролировать движения в конечностях ниже уровня травмы уже на первых стадиях занятий с реабилитологами.
«После операции я восстановилась почти сразу, – заявила третья пациентка. – Такого вообще не бывало. Ранее я перенесла две операции и пролежала месяц в коме. А здесь операция пролетела как семь минут. На второй день я уже переворачивалась, могла сидеть и пересаживаться в коляску. Это для меня сенсация!»
Сами ученые тоже довольны предварительным результатом. «Мы находимся на пороге нейрореволюции, когда мы познаем принципы работы нашего мозга и учимся им управлять, – заявил врач-нейрохирург Медцентра ДВФУ, специалист по функциональной нейрохирургии Артур Биктимиров. – Использование инвазивной направленной нейромодуляции спинного мозга позволяет нам сделать еще один важный шаг в решении такой важной проблемы, как вертикализация и двигательная реабилитация пациента после позвоночно–спинальной травмы и дать такому парализованному пациенту дополнительную надежду на возможно более полное, максимальное восстановление».
Врач-невролог и научный сотрудник КФУ, Эльвира Мухаметова, которая также прошла стажировку в клинике Мейо для изучения данного подхода, объяснила: «Основа данного метода состоит в том, что сигналы от стимулятора с частотой 20-40 Герц направляются к имплантированным на спинной мозг электродам и помогают активировать нейрональные цепи ниже травмы. Благодаря такой стимуляции эти нейронные сети становятся способны принимать команды от головного мозга, активируя в спинном мозге нейроны, которые отвечают за работу мышц ног».
Руководитель лаборатории нейромодуляции спинного мозга клиники Мейо и лаборатории двигательной реабилитации КФУ Игорь Лавров рассказал: «Работы нашей группы в течение последних лет показали эффективность эпидуральной стимуляции спинного мозга для восстановления двигательных паттернов как у животных, так и у больных с травмой спинного мозга. Важно отметить, что у пациентов с клинически полной травмой, у которых реабилитационный потенциал минимальный и не позволяет проводить реабилитацию, именно стимуляция спинного мозга позволяет облегчать произвольные движения и открывает возможности для проведения двигательной нейрореабилитации на этапах, когда другие методы не работают».
По словам Артура Биктимирова следующим этапом должно стать привлечение к работе специалистов в области биоинтерфейсов, как например «мозг-компьютер интерфейс» для того, чтобы в будущем привязать уже используемые нейростимуляторы к активности моторной коры головного мозга и создать интерфейсы, которые позволят «обойти» поврежденный спинной мозг и помогать произвольно контролировать парализованные мышцы, дополняя и коректируя эффект нейростимуляции.
Подобные работы уже проводились на животных: так, в ноябре 2016 года в журнале Nature была опубликована работа, связавшая стимуляцию спинного мозга макаки за местом разреза нервных трактов и интерфейс «мозг-компьютер», считывавший сигналы моторной коры головного мозга. В результате ученым удалось полностью восстановить подвижность парализованной конечности.
«Важно подчеркнуть, что параметры стимуляции, которыми мы стимулируем спинной мозг, не повторяют команды, которые идут из головного мозга, а именно активируют нейрональные цепи ниже травмы, что позволяет им правильно интерпретировать и выполнять команды головного мозга. В этом плане, спинной мозг – это не просто проводник команд, он сам участвует в организации движений. Его сегменты управляют мышцами, от которых зависит наше положения в пространстве, способность двигаться, также нейроны спинного мозга помогают нам воспринимать различные ощущения. Именно эта уникальная особенность спинного мозга и была использована для восстановления движений у больных с травмой в нашей работе» – объясняет Игорь Лавров.
«В этом отношении, применение новых технологий и интерфейсов к методике восстановления после травмы с помощью стимуляции спинного мозга, требует изучения механизмов контроля движений, понимания реорганизации нейрональных цепей спинного мозга при стимуляции и в ходе тренировки, а также развития новых методов диагностики и восстановления движений после травмы спинного мозга».