Устройство стимулирует структуры спинного мозга через специально разработанную электродную матрицу. И у этой технологии нет аналогов в мире. Суть заключается в многоуровневой стимуляции спинного мозга в сочетании со специальными упражнениями. Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Гарвардского университета открыли способ восстановления функции ходьбы после травмы спинного мозга, который может стать ключом к улучшению качества жизни тысяч людей. В некоторой степени помогают восстановить двигательные функции нейропротезы, которые принимают сигналы от головного мозга и передают их непосредственно на мышцы, в обход пораженного участка спинного мозга. Сразу две независимых команды учёных опубликовали результаты революционной работы по восстановлению двигательных функций людей с тяжёлыми травмами спинного мозга. Уже три человека, принявшие участие в клинических испытаниях нового имплантата, вновь обрели. «Это первый случай, когда мозг, тело и спинной мозг были соединены вместе электронным способом у парализованного человека для восстановления длительных движений и ощущений», – говорится в статье.
Неврологи предложили новый метод восстановления спинного мозга
Следствием может быть потеря способности двигать ногами и руками, чувствительности и других физиологических функций. По оценкам Всемирной организации здравоохранения ВОЗ , от 250 000 до 500 000 человек ежегодно получают подобные травмы. Предлагаются различные стратегии восстановления нейронных связей, как биологические активация роста аксонов нейронов, трансплантация клеток нейроглии, поддерживающих рост, и т. Однако пока что ни одна стратегия не признана достаточно эффективной и безопасной. Подобную конструкцию они исследовали на обезьянах еще в прошлом десятилетии.
Имплантированный чип в головном мозге получал сигналы от нейронов моторной коры, контролирующих движения задних лап, и с помощью беспроводного интерфейса передавал декодированные сигналы на другой имплантат, расположенный ниже повреждения спинного мозга эпидуральная электростимуляция. В результате животные снова смогли ходить. В новой работе представлены результаты эксперимента, в котором участвовал человек с травмой спинного мозга. Два беспроводных регистратора, каждый из которых содержит 64 электрода, в ходе операции были размещены на твердой мозговой оболочке одна из трех оболочек, покрывающих мозг, самая внешняя , над областями, которые участвуют в контроле движений ног.
Такой метод отведения потенциалов, при котором электроды располагаются на мозге, называется электрокортикографией, или ЭКоГ; потенциалы имеют большую амплитуду и разрешение, чем при ЭЭГ. Участки, сильнее всего реагирующие на намерение пошевелить ногами, выбрали с помощью компьютерной томографии и магнитоэнцефалографии.
Этот документ запретит производство матрицы, по крайней мере в пяти странах — Испании, Италии, Франции, Германии и Великобритании. Представители этих государств смогут только сотрудничать с красноярцами, покупать право использовать разработку. Впрочем красноярские учёные обещают: технология останется на родине. Разработчики не собираются отдавать за рубеж жизненно важный продукт, изготавливать матрицу красноярцы планируют самостоятельно на своём научно-производственном участке, где сейчас выпускаются раневые покрытия, лечебные гинекологические прокладки и прочие медицинские новации. Ведь мы должны установить, что матрица не токсична, безопасна для человека. Только после этого можем получить разрешение на клинические испытания — сделать первые операции спинальным больным. Профессор обещает, что красноярские медики 70 процентов этого длинного пути постараются пройти в 2020 году. А в 2019-м уже проведут первые трансплантации матрицы в спинной мозг обездвиженных больных.
Мы не можем рисковать, главная заповедь медика — не навреди. Красноярские учёные уверены: их работа будет востребована в России. Уже сегодня к медикам обращаются спинальные пациенты с просьбой избавить от недуга. Обездвиженных людей не останавливает даже стоимость инновационного продукта. Маленький кусочек матрицы, обогащённый клетками и только сошедший с конвейера предприятия, обойдётся в сто тысяч рублей. Но ограниченные в движении пациенты все готовы отдать за то, чтобы избавиться наконец от инвалидного кресла.
Стоит отметить, что красноярские медики не единственные занимаются решением проблемы лечения спинальных травм. Чуть ли не весь мир работает над этой технологией. Например, в Москве стволовые клетки пересаживают в организм человека в составе сферогеля коллагеновый продукт. Например, не исключено возникновение опухолевых процессов. Безопаснее пересаживать клетки, получившие сигнал к дифференцировке. В этом случае можно избежать их обратного развития. Трансформированные стволовые клетки развиваются именно в те, которые необходимы конкретному пациенту. Существуют подобные исследования и за рубежом. Иностранные учёные получают прекрасные результаты по наработке клеток нервной системы в пробирке. Но, как отмечают красноярские учёные, этого недостаточно. При переносе спинной мозг большинство наращенных клеток погибают и теряют свои функции. Необходимы носители матрица , такие, какими обладают только сибиряки. Именно красноярская разработка позволяет спинальным больным надеяться на то, что полный паралич — это вовсе не приговор.
Но спинной мозг выполняет намного более сложные функции, чем простые периферические нейронные пути, поэтому травма позвоночника приводит к тяжелым последствиям, например повреждение самых крупных двигательных нейронов приводит к параличу ниже места травмы. Существуют перспективные технологии по «сплавлению» нейронов, например с помощью полиэтиленгликоля PEG или полисахарида хитозана. В ходе многочисленных лабораторных экспериментов, проводимых с 1999 года, эти вещества, введенные точно в место повреждения позвоночника, смогли частично восстановить функциональность спинного мозга. В частности в 2000 году был проведен эксперимент на свиньях, в ходе которого в спинной мозг животного спустя 8 часов после травмы ввели PEG. Проблема этих, казалось бы очень успешных, экспериментов в том, что в них позвоночник травмируется сверхострыми лезвиями, что радикально ускоряет процесс сращивания аксонов, особенно в присутствии PEG или стволовых клеток. В реальности травмы мозга обычно связанны с обширным повреждением нервной ткани позвоночника, с гибелью участков протяженностью в 0,5-1 см. Полностью соединить такой разрыв нервных путей ученые до сих пор не могут. Поиск решения Казалось бы, при нынешнем уровне развития техники «перебросить» набор электрических импульсов от одного нервного пучка к другому не очень сложно. К сожалению, имплантация и присоединение электродов ко множеству нейронов спинного мозга еще долгое время будет фантастикой и гораздо перспективнее найти способ «заставить» организм самостоятельно излечить травму. Определенные успехи в этой области уже есть. В ноябре 2012 года команда ученых из Кембриджа и Центра регенеративной медицины Университета Эдинбурга опубликовала результаты эксперимента по исцелению подопытных собак с тяжелым повреждением спинного мозга. Ученые проводили опыты на 34 собаках, в основном на таксах. Уникальность этих экспериментов в том, что они были максимально приближены к тем условиям, что могут возникнуть в реальных случаях травм у людей. Другими словами, были взяты обычные домашние собаки, которые в различное время получили травмы позвоночника, связанные с разрывом нервных путей и потерей части нервных клеток. После травм собаки в течение 12 месяцев и более не могли использовать свои задние ноги и потеряли чувствительность задней части туловища. Надо отметить, что у такс часто возникают такие же повреждения спинного мозга, как и у людей: связанные со смещением позвонков относительно друг друга. Для лечения собак применили перспективную технологию имплантации обкладочных нейроэпителиальных клеток OEC. Эти клетки находятся в носу и обладают свойствами нейральных стволовых клеток, то есть могут превращаться в нейроны. Впервые нейральные стволовые клетки из слизистой оболочки носа взрослого человека выделили в 2001 году, что стало важнейшим достижением, поскольку из носа добывать нейральные стволовые клетки относительно просто.
Научный прорыв, ставший возможным благодаря инновационной методологии
- Читать также
- Характер спинномозговых травм
- Основная навигация
- Что происходит во время травмы?
- Характер спинномозговых травм
Ученые нашли способ восстановления ходьбы после повреждения спинного мозга
Перелом позвоночника, повреждение спинного мозга и, как следствие, – обездвиживание. Только в России, по официальной статистике, насчитывается порядка миллиона людей со спинальной патологией, и каждый год их количество увеличивается примерно на 20 тысяч. Международной группе ученых удалось добиться небольшого восстановления чувствительности и движений ног у парализованных пациентов с помощью виртуальной реальности, нейроинтерфейса и роботизированного экзоскелета. 29 ноя 2023, 23:57. В РФ создали препарат со стволовыми клетками для лечения травмы спинного мозга. Он способствует эффективности восстановления функции ходьбы, отметил гендиректор федерального центра мозга и нейротехнологий ФМБА России Всеволод Белоусов. По словам врачей, пересаженные клетки, прижившись в спинном мозге, стали выполнять функцию по проведению нервных импульсов между клетками самого мозга, таким образом способствуя их регенерации и восстановлению активности.
Как взять воспаление под контроль?
- Интегрины — архитекторы регенерации нейронов
- Ученые восстановили спинной мозг при помощи стволовых клеток
- Другие новости
- В Петербурге возвращают к полноценной жизни сломавшего позвоночник школьника
- Газета «Суть времени»
- Вы точно человек?
Неврологи предложили новый метод восстановления спинного мозга
Ученые из Казани разработали метод, который помогает стимулировать восстановление структуры и функции головного мозга после травм. Об открытии рассказали в Минобрнауки РФ. Препарат на основе стволовых клеток для лечения травмы спинного мозга, который повышает эффективность дальнейшей реабилитации, разработали в России. Работа лишь одной субпопуляции нейронов спинного мозга помогла пациентам с параличом снова двигаться. Для терапии травм спинного мозга авторы статьи, использовали электростимуляцию клеток поясничного отдела. Ученые из Казани разработали метод, который помогает стимулировать восстановление структуры и функции головного мозга после травм. Об открытии рассказали в Минобрнауки РФ. Ученые из Израиля разработали имплантат спинного мозга из жировой ткани человека, который возвратил лабораторным мышам утраченную способность двигаться. В будущем это достижение поможет вернуть способность ходить парализованным пациентам с травмами позвоночника.
Успешно проведено восстановление спинного мозга с помощью стволовых клеток пациентов
Однако эта разработка не предусматривает восстановление собственных нервных тканей пациента. Новый нейроимплантат, созданный российскими учеными, отличается от других методик тем, что способствует регенерации спинного мозга на поврежденном участке. Он имеет биосовместимую пористую структуру, которая позволяет нервным клеткам "прорасти" через него, а затем полностью рассасывается без вреда для организма. Для создания этой разработки использованы наноструктурированные каркасы из резорбируемого полимера.
Credit: University of Limerick UL Травма спинного мозга ТСМ — это повреждение спинного мозга, которое вызывает временные или постоянные изменения в его функции. Последствиями ТСМ могут стать анемии и параличи ниже уровня травмы. В настоящее время нет широко доступного лечения, поэтому исследования в этой области не прекращаются. При восстановлении спинного мозга после повреждения формируется не совсем благоприятная среда, котораяпрепятствует регенерации нейронных путей. Электропроводящие каркасы оказались эффективным средством, улучшающим регенерацию нервной ткани, но они обладают низкой биофункциональностью и биосовместимостью, что ограничивает их повсеместное использование в области тканевой инженерии. И здесь появилось новое направление — проводящие биоматериалы. Ее суть заключается в том, что на проводящие клетки в организме — сердечные и нервные — влияет электрическая стимуляция», — объясняет профессор Морис Коллинз Maurice N Collins , доцент Инженерной школы, руководитель исследования.
В своем эксперименте команда Университета Лимерика в Ирландии использовала новый вид каркасов из электропроводящего полимерного композита, который содействует росту и образованию новых тканей, что способствует лечению травм спинного мозга.
Особенностью этого подхода является использование технологии направляющих линий, которые стимулируют собственные ткани пациента к регенерации. Результаты исследования носят запоминающийся характер и предоставляют новые возможности в восстановлении спинного мозга после его повреждения.
Благодаря этим результатам, разработчики надеются вывести свое устройство на рынок уже этой весной. В ближайшее время может начаться его апробация в ряде отечественных клиник. Кроме того, разработку ждут испытания и за рубежом — в странах Юго-Восточной Азии — говорит гендиректор компании «Косима» Сергей Черноуцан.
Разработчики отмечают ряд преимуществ устройства перед инвазивными аналогами не требует рискованного хирургического вмешательства и экзоскелетами стоит дешевле и весит меньше. При этом нейропротез может восстанавливать двигательные функции даже у парализованных больных, отмечают они.
Спинномозговой имплантат позволяет встать на ноги
ИА Ученые из НИТУ МИСИС в России разработали новый принцип восстановления травмированного спинного мозга, с помощью уникального нейроимплантата, состоящего из биосовместимого материала, врачи теперь смогут восстанавливать нервные. Неврологи из Университета Лимерика в Ирландии представили новый метод восстановления тканей спинного мозга, которые были повреждены в результате полученной травмы, с помощью наночастиц полимера PEDOT (NP). Благодаря новейшим технологиям, импланты мозга и спинного мозга были использованы для восстановления движения у мужчины, который был парализован после несчастного случая. Это прорыв в медицине может помочь тысячам людей, страдающих от паралича. В частности в 2000 году был проведен эксперимент на свиньях, в ходе которого в спинной мозг животного спустя 8 часов после травмы ввели PEG. В результате удалось восстановить до 90% от изначальной проводимости спинного мозга и частично вернуть животным подвижность. Ученые показали, что при различных травмах спинного мозга у мышей можно управляемо запустить процесс образования полноценных олигодендроцитов, которые будут выполнять свои функции по миелинизации аксонов нервных клеток поврежденной ткани.
Смотрите также:
- ФГБНУ «Аналитический центр» - 29 мая 2023 г. - EPFL: встать на ноги после травмы спинного мозга
- Что происходит во время травмы?
- Интегрины — архитекторы регенерации нейронов
- Импланты мозга и спинного мозга восстановили возможность двигаться у парализованного человека
- Ученые нашли способ восстановления ходьбы после повреждения спинного мозга —
- Как взять воспаление под контроль?
Российские нейробиологи научились восстанавливать нервные клетки
Цель исследования: провести анализ методологических подходов к экспериментальному моделированию травмы спинного мозга у лабораторных животных для разработки методов лечения и технологий реабилитации нарушений физиологических функций спинного мозга. Неврологи из Университета Лимерика в Ирландии представили новый метод восстановления тканей спинного мозга, которые были повреждены в результате полученной травмы, с помощью наночастиц полимера PEDOT (NP). Собственно, на грызунах ученые и ставили эксперименты. Ученые-медики вживляют имплантат в поврежденный участок спинного мозга, из-за которого происходит паралич нижних конечностей. С его помощью разные участки спинного мозга будут стимулировать. 40-летний мужчина смог снова ходить благодаря "цифровому мосту", который беспроводным способом соединяет головной мозг с участком спинного мозга, сообщает Sky News. Мост состоит из двух электронных имплантатов, по одному в головном и спинном мозге.
В России изобрели уникальный нейропротез для восстановления после инсульта
«Естественная ходьба после травмы спинного мозга с использованием интерфейса мозг-позвоночник» представляет ситуацию Герта-Яна, 40 лет, который получил травму спинного мозга после велосипедной аварии, в результате которой он был парализован. Обзор методик регенерации спинного мозга. В литературе описано множество экспериментальных данных по возможности восстановления двигательных и чувствительных функций поврежденного спинного мозга. Работа лишь одной субпопуляции нейронов спинного мозга помогла пациентам с параличом снова двигаться. Для терапии травм спинного мозга авторы статьи, использовали электростимуляцию клеток поясничного отдела. Ученые показали, что при различных травмах спинного мозга у мышей можно управляемо запустить процесс образования полноценных олигодендроцитов, которые будут выполнять свои функции по миелинизации аксонов нервных клеток поврежденной ткани. Долгое время считалось, что спинной мозг — это только канал передачи информации. Своеобразный кабель, по которому проходят сигналы из головного мозга. И при его повреждении шансов на восстановлении практически нет. Работа лишь одной субпопуляции нейронов спинного мозга помогла пациентам с параличом снова двигаться. Для терапии травм спинного мозга авторы статьи, использовали электростимуляцию клеток поясничного отдела.
Встать на ноги. Учёные нашли новые способы лечения травм спинного мозга
Данная технология дает шанс на восстановление привычного образа жизни людям, утратившим, например, двигательные функции в результате травм или инсульта. Новая технология позволяет изготовить имплант, приближенный по механическим свойствам к нервной ткани, что существенно повышает его биосовместимость по сравнению с аналогами. Результаты многолетней работы опубликованы в высокорейтинговом журнале «Composites Part B: Engineering». При заболеваниях и травмах нервной системы ученые научились восстанавливать утраченные функции с применением нейроимплантов, состоящих из наборов электродов. Электроды устанавливают так, чтобы они воздействовали током на нервные волокна в головном или спинном мозге в нужных участках — там, где что-то нарушено из-за болезни или где можно воздействовать на какую-либо зону и за счет ее активности решить проблему.
Кроме того, авторы метода учли, что пациент обычно не сразу попадает на операционный стол, поэтому у него успевают сформироваться компрессия спинного мозга отломками позвонков и гематома. Исследователи ввели свинье две инъекций везикул: первую сделали через одну неделю после травмы, вторую - через три. Результаты показали, что площадь сохранной ткани увеличивалась на 27 процентов, а суммарная площадь патологических полостей, которые образуются после травмы, уменьшилась на 29 процентов в каудальном направлении от места травмы - это область спинного мозга, которая подвергается наибольшим дегенеративным изменениям после воздействия. Группу животных, которым вводили везикулы, сравнивали с теми, которым инъецировали физраствор.
Результаты экспериментов свидетельствуют о частичном восстановлении двигательной активности у свиней с контузионной травмой спинного мозга, что, несомненно, является достижением.
Один из примеров — перчатка, совместный проект разработчиков из Китая и США. По задумке, ею будет управлять искусственный интеллект, который получит сигналы с датчиков на голове и от мышц пациента. А в начале этого года в США разрешили массовое использование экзоскелетов от французских производителей. Этот автономный аппарат, похожий на робота, сам держит равновесие и помогает человеку ходить без опоры на костыли. Современная медицина вообще считает, что после повреждений спинного мозга, инсультов или нейроинфекций пациентов нужно как можно раньше приводить в вертикальное положение.
Это помогает не только укреплять мышцы, но и восстанавливать пострадавшие нервные связи. Иногда, чтобы ускорить процесс, применяют костюмы с электродами. В разработке от российских специалистов их 58. Они передают импульс разным группам мышц, и те, получая сигнал, то сокращаются, то расслабляются.
Недавняя работа группы ученых из Калифорнийского университета, Швейцарского федерального технологического института ETH в Цюрихе и Гарвардского университета является частью этого поиска ответов, изучая новые терапевтические возможности восстановления двигательных функций. Исследование, посвященное регенерации нейронов с помощью генной терапии, продемонстрировало значительный потенциал восстановления ходьбы у мышей, что открывает путь для будущего применения на людях. Результаты исследования опубликованы в журнале. Интегрины — архитекторы регенерации нейронов Интегрины являются важнейшими молекулами в процессе регенерации нейронов, выступая в роли катализаторов восстановления нервных связей. Их роль заключается в стимулировании роста аксонов - основных компонентов нейронов, которые необходимы для передачи нервной информации по всей нервной системе. Особенно интересен механизм действия интегринов. Эти молекулы действуют, связываясь с другими белками в организме. Такое связывание создает благоприятные условия для восстановления и регенерации поврежденной нервной ткани. Другими словами, они создают благоприятную среду для восстановления связей между нейронами, что позволяет восстановить коммуникацию между нервными клетками.