Человеку с серьезной травмой позвоночника беспроводным способом подсоединили спинной мозг к головному — это вернуло пациенту подвижность, сообщает Science Alert со ссылкой на статью в журнале Nature. Эти детали могут быть полезны для понимания принципов регенерации поврежденных аксонов спинного мозга", — рассказывает Роман Борисюк из Института математических проблем биологии РАН, чьи слова приводит пресс-служба заведения.
Science: Ученые заставили мышей пойти после повреждения спинного мозга
Подниматься и спускаться по пандусам или лестницам он не мог. Тогда он решил поучаствовать в новом исследовании. Сначала ученые выяснили, какие именно области коры мозга пациента больше всего вовлечены в попытки двигать ногами — это нужно было, чтобы понять, где размещать имплантаты, которые будут считывать сигналы. Имплантаты — это 2 титановых круглых корпуса диаметром 5 сантиметров, внутри которых сетка из 64 электродов. Врачи встроили их в череп пациента, присоединив электроды к твердой мозговой оболочке левого и правого полушария. Записанные сигналы мозга ловила антенна на внешней гарнитуре ее пациент носил в рюкзаке за спиной и передавала их в режиме реального времени на процессор — тот на основе этих сигналов прогнозировал двигательные намерения. Затем эти двигательные намерения преобразовывались в новые сигналы, которые обрабатывал тот же процессор. Генератор передавал электрические импульсы на корешки спинного мозга с помощью матрицы из 16 электродов на имплантированном лопастном проводе Specify 5-6-5. Эти электроды остались в спинном мозгу пациента еще со времен прошлого исследования. Сверху — кортикальные имплантаты, посередине — носимый процессор, снизу — спинномозговой имплантат и генератор импульсов. Henri Lorach et al.
Оказалось, что есть группа нейронов, которая меняет свою экспрессию в ответ на все параметры терапии. Эти клетки экспрессировали маркеры Vsx2 и Hoxa10 и принадлежали к группе возбуждающих интернейронов. Их назвали по этим генам и происхождению из спинного мозга spinal cord — SCVsx2::Hoxa10.
Далее исследователи проверили, действительно ли эти клетки принимают участие в рутинной ходьбе до травмы и в самом процессе реабилитации. Для этого в обоих случаях активность клеток искусственно подавили и проверили, как это повлияло на движения. Оказалось, что эта субпопуляция не нужна для ходьбы здорового организма — ее отключение не повлияло на нее.
А вот для восстановления при терапии электростимуляцией клетки SCVsx2::Hoxa10 оказались критически важны. Паралич может затруднять не только передвижение, но и общение пациентов с близкими.
Двадцать четыре часа спустя они повторили 10-минутный тест, но поменяли местами подопытных и контрольных мышей. Подопытные мыши по-прежнему не поднимали ноги, то есть в спинном мозге сохранилась память о прошлом опыте, который мешал новому обучению. Установив таким образом, что в спинном мозге происходит как непосредственное обучение, так и формирование памяти, команда исследователей приступила к изучению нейронной цепи, которая обеспечивает эти функции. Они использовали шесть видов трансгенных мышей, у каждой из которых был отключен разный набор спинальных нейронов, и протестировали их на способность к формированию моторной памяти, а затем — к обратному обучению. Было установлено, что задние конечности мышей не адаптировались для избегания электрических разрядов после отключения нейронов в верхней части спинного мозга, особенно тех, которые экспрессировали ген Ptf1a. Когда ученые исследовали мышей в ходе обратного обучения, то обнаружили, что отключение нейронов, экспрессирующих Ptf1a, не дало никакого эффекта. Вместо этого критически важной оказалась группа нейронов в нижней, вентральной, части спинного мозга, которые экспрессируют ген En1. Когда эти нейроны были отключены на следующий день после обучения навыку избегания стимуляции, спинной мозг вел себя так, как будто он никогда ничему не учился.
Пациенты жалуются на проблемы с памятью, мышлением и обучением. Однако последние исследования помогают лучше понять проблему. У большей части из них были когнитивные нарушения. Все испытуемые перенесли коронавирус в легкой форме, им не потребовалась госпитализация. Средний возраст участников с когнитивными симптомами составил 48 лет по сравнению с 39 годами в контрольной группе.
Всего одна субпопуляция нейронов помогла пациентам начать ходить после паралича
Спинной мозг новости. В Университете МИСИС разработали прототип нейроимплантата, который поможет восстанавливать функции спинного мозга после травм и повреждений. Израильские ученые разработали имплант спинного мозга из человеческих клеток для парализованных мышей. В Университете МИСИС разработали прототип нейроимплантата, который поможет восстанавливать функции спинного мозга после травм и повреждений.
Science: Ученые заставили мышей пойти после повреждения спинного мозга
Их мониторинг может найти более эффективные механизмы помощи пациентам с ТСМ. Как говорят ученые, современные методы лечения ТСМ часто являются обобщенными и могут не учитывать уникальные биохимические изменения, происходящие у каждого пациента. Их подход может предложить более персонализированный подход, потенциально снижая риск осложнений и улучшая прогноз для пациентов.
Их использование увеличило число формирующихся новых нервных клеток в десятки раз. Подавление действия цепочки p53-p21 на первом этапе трансформации глии в стволовые клетки и ведение факторов роста Noggin и BDNF на стадии их последующей дифференциации привело к получению в конечном итоге в тысячи раз большего количества зрелых нейронов, которого уже было достаточно для полного «ремонта» участков повреждения спинного мозга подопытных мышей. Авторы этого научного проекта вначале имели некоторые опасения относительно подавления экспрессии p53 из-за того, что этот белок представляет собой своеобразную защиту от неконтролируемой пролиферации клеток, как в случае с мутировавшими злокачественными клетками, но наблюдения за лабораторными грызунами на протяжении 15 месяцев в ходе исследования не показали существования риска развития рака в спинном мозге испытуемых млекопитающих. Исследователи расценивают результаты своей работы очень большим успехом на пути создания методики использования собственных клеток из организма пациента для полноценной регенерации поврежденных частей спинного мозга при травмах позвоночника.
Такой подход позволяет избежать побочных нежелательных осложнений и применения иммуносупрессивной терапии, которые присущи практикуемым в настоящее время операциям по пересадке нейронных трансплантатов от доноров.
Препарат, разработанный на базе стволовых клеток, может стать значимым лечебным средством для пострадавших от травм спинного мозга и в дальнейшем - для пациентов с инсультами. Предполагается, что российский препарат может быть представлен на рынке уже в 2025 году, оказавшись на переднем крае борьбы с такими серьезными состояниями.
Они предложили пересмотреть сложившуюся практику терапии спастического синдрома. Это одно из главных осложнений после тяжелых травм позвоночника с частичным перерывом спинного мозга, которое приводит к ухудшению состояния пациента и сильно ограничивает возможности реабилитации. Реклама Более 800 тысяч человек в мире каждый год получает сочетанную травму позвоночника с перерывом спинного мозга. Выживает среди них только треть.
Молодой нейрохирург РКБ впервые в Татарстане провел уникальную операцию на спинном мозге
Изначальное лечение травматических повреждений спинного мозга требует комплексной междисциплинарной помощи для устранения потенциально катастрофических мультисистемных последствий. Текущие усилия направлены на оптимизацию и адаптацию изначальных подходов к лечению и разработку эффективных методов лечения для нейропротекции и нейрорегенерации для улучшения долгосрочного функционального восстановления. Алгоритм принятия решения об иммобилизации и методах визуализации пациентов, перенесших травматическое повреждение шейного отдела спинного мозга. Системные осложнения после травматического повреждения спинного мозга.
Этот недостаток обходится путём использования биологически инертных материалов. Иридий, титан и платина относятся именно к ним.
Следующий вопрос: как обеспечить бесперебойное питание электроники и её связь с внешней гарнитурой? Провода использовать нельзя. Любая магистраль, идущая к мозгу через кости черепа и твёрдую оболочку, будет выступать открытыми воротами для инфекции. Инженерная проблема была решена с помощью двух антенн, спрятанных в силиконовый кожух. Первая, использующая частоту в 13,56 МГц, питает имплантированную электронику по механизму индуктивной связи.
Похожим образом работают беспроводные зарядки современных смартфонов. Напомним, что электрическое и магнитное поле не существуют друг без друга. Это всё грани единого электромагнитного поля. При прохождении электрического тока через индукционную катушку появляется магнитное поле. Одновременно с этим параллельно ему формируется электрическое поле.
Параллельно электрическому полю возникает магнитное — и так со скоростью света в бесконечность. Технически продвинутый читатель уже догадался, что речь идёт о волне. Живые ткани прозрачны для многих видов электромагнитных волн. Естественно, их можно и нужно ловить, как это делают имплантированные модули нейростимулятора. Вторая, ультравысокочастотная антенна на 405 МГц, общается с базовой станцией и блоком обработки данных в режиме реального времени.
Таким образом сигналы с коры попадают на компьютерную периферию, где осуществляется интерпретация нервных импульсов на язык электроники, а также «предсказываются» будущие движения. Подробнее о том, как это происходит, будет сказано чуть ниже. Программное обеспечение процессора анализирует декодированные сигналы с коры головного мозга. Серьёзная проблема всей бионики — это шум. Нервная система порождает огромное количество сигналов, и далеко не каждый из них имеет отношение к делу.
Прежде чем декодировать сигнал, следует сперва отделить «мух от котлет». Алгоритмы потоковой обработки данных сортируют поступившую информацию согласно её релевантности. За счёт использования современных материалов и правильного исполнения нейрохирургической операции величина входного приведённого шума составляет всего лишь 0,7 мкВ по среднеквадратичному отклонению. Схожие системы применяют для стимуляции головного мозга у пациентов, страдающих болезнью Паркинсона. Научная группа модифицировала устройство, добавив к нему модули беспроводной связи.
Задержка между импульсом с головного мозга и эпидуральной стимуляцией составляет 100 мс. С учётом того, что технология предназначена для восстановления привычных движений, такой «лаг» не выглядит слишком долгим. В конце концов, речь идёт не о спортивных рекордах, а возможности встать с койки. Аппаратный и программный модуль работают как единая интегрированная цепочка. Между головным и спинным мозгом образуется цифровой мост.
Последний участник звена — имплантируемый генератор импульсов Specify 5-6-5, состоящий из массива на 16 электродов. Корковые сигналы проходят через процедуры модуляции, преобразуясь в аналоговые команды. Имплантат проводит их к задним корешкам спинного мозга. Уже оттуда сформированная команда достигает мышц нижних конечностей. Программная часть.
Аспекты декодирования Электрическую активность сенсомоторной коры головного мозга регистрируют по 32 каналам с частотой 586 Гц. Диапазоном полосовой фильтрации стал промежуток между 1 и 300 Гц. Именно в нём скрыты данные, необходимые для иннервации нижних конечностей. Как выявить намерение к движению? Эту работу выполняет алгоритм рекурсивной экспоненциально-взвешенной мультилинейной модели марковского переключения.
В её состав входит классификатор скрытой марковской модели и набор независимых регрессионных моделей. При возникновении намерения к движению происходит активация сенсомоторной коры головного мозга, которую возможно считать с помощью электродов. Каждая из регрессионных моделей осуществляет контроль над целыми группами степеней свободы конечностей. Дело в том, что нога или рука — не просто рычаг. В своей работе он подчиняется законам биомеханики.
Любое движение возможно лишь при согласованной работе множества звеньев. К ним относят суставы, мышцы, сухожилия и сенсорную иннервацию от механо- и проприорецепторов. Человек не смотрит на ноги, когда ходит. Мы и так знаем, какое положение занимает тело. Мы спокойно выполняем движения вслепую, не полагаясь на зрение.
Это возможно благодаря тому, что на аппаратной части головного и спинного мозга непрерывно крутятся скрипты, отвечающие за восприятие схемы тела. Подробнее мы рассказывали в предыдущей статье. Если коротко, мозг не контактирует с реальностью напрямую. Он создаёт абстрактную схему тела, которая выступает прокси-моделью организма. Чем активнее мы пользуемся тем или иным органом, тем ярче будут выражены соответствующие нейронные поля в коре.
Классификатор на основе НММ выполняет важную работу. Он оценивает вероятность активации конечности под конкретное движение. Гипотеза цепей Маркова выступает математическим аппаратом, благодаря которому возможно просчитывать непрерывные и динамические движения. Каждое новое состояние будет проистекать из предыдущего с внесением правок от коры головного мозга. Разумеется, это вполне возможно предсказать средствами современной математики.
Классификатор НММ учитывает вероятность выброса и перехода нескольких переменных. К ним относится бедро, колено и лодыжка по отдельности, вместе или во всех возможных комбинациях плюс состояние покоя. Здесь модель немного упрощена, ведь человек не может одновременно шагать правой и левой ногой. Калибровка декодера осуществляется в режиме онлайн, базируясь на прошлых состояниях массива данных. Модель, контролирующая сгибание бедренных суставов во время ходьбы, самообучалась гарантированно предсказывать статус нижних конечностей после 30 повторений стереотипного движения.
Но даже этого мало.
Эти экзосомы доставляются интраназально, что позволяет им достичь поврежденного участка и способствовать регенерации нейронов в спинном мозге. Травмы спинного мозга имеют разрушительные последствия и часто приводят к стойкому параличу человека. В частности, экзоптеновая терапия может изменить правила лечения поражений и, прежде всего, направлена на улучшение качества жизни пациентов.
Что отличает exopten от других препаратов, так это его уникальный метод интраназальной доставки. Эта технология может предоставить более удобный и подходящий вариант лечения для пациентов.
Они передавали сигналы мозга желания Герта-Яна на сенсоры в специальном шлеме, который пациент надевал на голову. Через другой имплант, который находился в спинном мозге, эти сигналы благодаря алгоритму преобразовывались в инструкции для мышц ног. Таким образом, учёные смогли обойти повреждённый участок спинного мозга в шейном отделе позвоночника и восстановить связь между мозгом и телом.
По сути, был создан беспроводной интерфейс между головным и спинным мозгом, используя технологию интерфейса мозг-компьютер, которая преобразует мысли в действия. Помимо того, что импланты позволили восстановить повреждённые связи в центральной нервной системе, они выполняли ещё одну важную роль. Чем больше они использовались пациентом, тем лучше была его способность ходить.
В России разработали препарат для лечения травм спинного мозга
| Спинной мозг подсоединили к головному и вернули человеку с травмой позвоночника подвижность | Z-новости. В РФ создали препарат со стволовыми клетками для лечения травмы спинного мозга. |
| Спинной мозг: истории из жизни, советы, новости, юмор и картинки — Горячее | Пикабу | Травма спинного мозга (ТСМ) – это сложное неврологическое состояние, вызывающее физическую инвалидность, психологический стресс. |
| В России разработали препарат для лечения травм спинного мозга | Российские учёные работают над особым типом клеток, на основе которых может быть создан инновационный клеточный продукт, который поможет пациентам с травмами спинного мозга, особенно в ситуациях, когда сформировались постравматические кисты. |
| Впервые в мире: ученые Университета «Сириус» разработали мягкий нейроимплант спинного мозга | Когда участник исследования думает о движении руки или кисти, мы «перезаряжаем» его спинной мозг и стимулируем его мозг и мышцы, чтобы помочь восстановить связи, обеспечить сенсорную обратную связь и способствовать выздоровлению. |
| Ученых заинтересовал спинной мозг в контексте проблем с памятью после COVID-19 - новости медицины | Ученые предложили чаще использовать нейростимуляцию спинного мозга электричеством с помощью небольшого вживляемого стимулятора. |
Регенерация нейронов: ученые вернули ходьбу мышам, парализованным после травмы
Главная Новости НаукаИзраильская компания представила инновационный метод лечения травм спинного мозга. Главная» Новости» Спинной мозг новости восстановления. Спинной мозг обладает собственными нейронными сетями, которые выполняют просчёт движений на месте. С начала 2023 года в клинике реабилитации ФГБУ «НМХЦ им. Н.И. Пирогова» МЗ РФ проводится исследование: «Эффективность функциональных и силовых тренажеров Ильясова в реабилитации пациентов после травмы шейного отдела спинного мозга».
Главный онколог «СМ-Клиника» об опухолях спинного мозга
| Починить спинной мозг: новые терапии на грани фантастики | Израильские ученые разработали имплант спинного мозга из человеческих клеток для парализованных мышей. |
| Нейрохирурги ВКО поделились опытом имплантации нейростимулятора в спинной мозг | Новости Казахстана. |
Технологии позволяют опытным хирургам справляться с патологиями позвоночника и спинного мозга
Столь необычный способ управления кресла в первую очередь предназначен для страдающих повреждением спинного мозга, передают американские СМИ. А в участок спинного мозга, контролирующий движения ног, был имплантирован электронный нейростимулятор, который, стимулируя спинной мозг, заставляет его активизировать мышцы нижних конечностей. Повреждения спинного мозга представляют собой серьезную медицинскую проблему, часто означающую паралич и необратимую функциональную потерю для пострадавших. Потому что через так называемый гематоэнцефалический барьер, который отделяет мозг от кровотока, проникают не все противовирусные лекарства. Сайт для специалистов и больных по проблеме травматической болезни спинного мозга. Клиника, диагностика, лечение, реабилитация. Новейшие достижения и перспективы исследования. Теперь же с помощью цифрового моста — электродов, помещаемых между спинным мозгом и позвоночником и имитирующих сигналы, которые поступают от головного мозга — был совершен прорыв в медицине.
Ученые КФУ изучают эффективные способы помощи пациентам с травмой спинного мозга
Ничего вкуснее той воды я ещё не пил. Ещё через какое-то время, санитары стали приподнимать изголовье кровати и кормить меня с ложечки. Ничего вкуснее той еды я ещё не ел. Затем начались просто невыносимые боли в ногах, будто ноги находятся в ведре с очень горячей водой. Тяжело только, когда нужно заснуть, приходится включать в наушниках аудиокниги, чтобы отвлечься от боли привет, мудачьё, у которого горела срака от моего поста о cgpods, в комментах к 1й части. Да-да, я ими пользовался, несмотря на болезнь, и очень огорчился, когда они предательски сломались. Горжусь, что смог решить проблему, будучи неспособным даже встать с кровати. Затем выяснилось, что из-за неподвижности у меня начались пролежни на крестце, и врачи пришли к выводу, что надо меня поворачивать с боку на бок.
Примерно в это же время ко мне прямо в реанимацию стала приходить очень милая женщина - врач ЛФК, и шевелить за меня моими ногами и руками. Спасибо ей, она помогла мне частично восстановить подвижность пальцев левой руки. Потом сняли швы, и разрешили потихоньку шевелить головой. Спустя ещё неделю в реанимации, я уже смог дышать сам, через отверстие в трахее, если вынуть трубку ИВЛ. А если затыкать отверстие пальцем, то мог прошептать несколько слов. Однако, позитив на этом этапе тем и ограничился. Из-за отсутствия сна у меня начинались галлюцинации, донимали боли, и убивал похеризм реанимационного медперсонала.
Хотелось прекратить это любой ценой. К моменту, когда меня переводили из реанимации в отделение нейрохирургии, я превратился в парализованный скелет, обтянутый кожей, с пролежнями, и дыркой в шее.
Травмы позвоночника часто приводят к нарушениям целостности смещениям, разрывам спинного мозга.
Результатом таких нарушений становится полная или частичная инвалидность человека из-за паралича или невозможности двигаться и жить полноценной жизнью. Группа ученых из Университета Техаса, работающих в области клеточной инженерии и регенеративной медицины провели серию успешных экспериментов на животных моделях, в результате которых удалось вызвать формирования новых нейронов спинного мозга взамен поврежденных. Особого внимания заслуживает то, что за основу для формирования новой нейронной сети исследователи взяли зрелые клетки глии, извлеченные непосредственно из позвоночника самих подопытных мышей.
Ранее считалось невозможным настолько хорошо восстановить поврежденные участки спинного мозга, чтобы добиться полной регенерации травмированных тканей позвоночника и спинномозгового корда с возвратом всех двигательных и сенситивных функций. Для такого эффективного лечения соответствующих технологий пока не существует.
Препарат, разработанный на базе стволовых клеток, может стать значимым лечебным средством для пострадавших от травм спинного мозга и в дальнейшем - для пациентов с инсультами. Предполагается, что российский препарат может быть представлен на рынке уже в 2025 году, оказавшись на переднем крае борьбы с такими серьезными состояниями.
Поэтому, если у человека, например из-за травм нарушалась связь между головным и спинным мозгом, полагали, что он больше никогда не сможет самостоятельно передвигаться. Однако ученые обнаружили, что в спинном мозге существует собственная спинальная нейронная сеть, отвечающая за локомоцию, то есть движение.
Автор доклада с коллегами решили выяснить, что может сам по себе спинной мозг при нарушении его связи с головным мозгом , если искусственно стимулировать активность спинальных нейронов. Российские исследователи, а также их американские коллеги независимо друг от друга провели эксперименты на животных кошках и мышах , которые показали, что при стимуляции спинного мозга обездвиженным животным действительно можно вернуть способность ходить. В качестве стимуляторов ученые протестировали множество нейромедиаторов и подобрали такой состав соединений, эффект которого столь хорош, что локомоция больных животных перестает отличаться от движений здоровых. Кроме того, исследовательский коллектив под руководством Юрия Петровича Герасименко проверил эффективность стимуляции спинного мозга при реабилитации людей со спинальными травмами. Пациентам имплантировали катетер, стимулирующий активность различных отделов спинного мозга. Авторам удалось найти зону, стимуляция которой всегда вызывала шагоподобные движения.