Трое мужчин, парализованных в результате несчастных случаев на мотоцикле, стали первыми примерами успеха нового устройства для стимуляции позвоночника. Мужчины, которые не чувствовали и не контролировали свои ноги, смогли сделать несколько шагов с поддержкой в течение первого дня после включения электростимуляции. За несколько месяцев они смогли выходить на улицу с ходунками.
«Этот результат я бы назвал большим делом,-говорит Вивиан Мушахвар, инженер-биомедицин и нейробиолог из Университета Альберты в Эдмонтоне, который не участвовал в этой работе. — Это придает уровень изящества, который позволяет этим подходам попасть в клинику и, надеюсь, помочь большому количеству людей».
Підписуйтесь на наш Telegram.
Когда травма серьезно повреждает пучок нервов в спинном мозге человека, электрические сигналы от мозга больше не достигают мышц тела. Это приводит к параличу.
Устройства эпидуральной стимуляции, имплантированные в нижнюю часть позвоночника, могут воспроизводить команды из можку, создавая обходной путь места травмы.
Когда такая стимуляция включена, даже некоторые пациенты с полной параплегией — отсутствием движений или ощущений в нижней части тела — смогли ходить после интенсивных тренировок и при помощи вспомогательных устройств или терапевта.
Стимуляторы спинного мозга, разработанные в 1980-х годах для лечения хронической боли, не были разработаны с учетом травмы спинного мозга, говорит Грегуар Куртин, нейробиолог из Швейцарского федерального технологического института, Лозанна.
Одной из проблем существующих имплантатов является их форма: они состоят из узкой силиконовой полоски, которая нацелена на центр спинного. Чтобы вызвать движения ног и туловища, необходимо стимулировать спинные корешки, которые отходят с обеих сторон спинного мозга. Существующие электродные полосы слишком короткие, чтобы добраться до отдаленных корешков, которые позволяют сгибать и выпрямлять туловище.
Куртин и его коллеги разработали более длинный и широкий имплантат, размером примерно с указательный палец. Чтобы расположить электроды вдоль его поверхности так, чтобы они точно стимулировали спинные корешки, исследователи изучили анатомию позвоночника.
Как только у них появился новый дизайн, они использовали компьютерные модели для прогнозирования идеального положения имплантата на спинном мозге каждого пациента.
Наконец, команда разработала программное обеспечение для активации электродов в заданных шаблонах. Это производит такие движения, как вставании и ходьбе. Шаблонная стимуляция может помочь переучивать повреждены нервы в спинном мозге, чтобы лучше получать и интерпретировать сигналы от мозга.
В 2018 году этот подход к стимуляции по шаблону прошел серьезное испытание: люди с травмами спинного мозга, в которых было некоторое остаточное ощущение ног или движения, могли ходить и ездить на велосипеде.
Но участники нового исследования имели более серьезные травмы, все из которых произошли по крайней мере за один год до их зачисления. С новым имплантатом и специально расположенными электродами все три могли делать шаги на беговой дорожке в течение первого дня после включения стимуляции, хотя и с ремнями безопасности, которые поддерживали более половины их веса.
Через 4-6 месяцев все три участника смогли ходить по земле, используя только ходунки для устойчивости. Участникам предыдущих исследований потребовалось более одного года, чтобы достичь наземного хождения.
Используя различные схемы стимуляции, участники нового исследования могли плавать, кататься на велосипеде, давить ногами и наклоняться вперед сидя. Один пациент даже смог подняться по лестнице.
На данный момент отправка команд на устройство является громоздкой. Пользователи должны выбрать желаемое движение на планшете, который отправляет его по Bluetooth на передатчик на поясе. Последний должен располагаться рядом с генератором импульсов, имплантированным в брюшную полость, который затем активирует электроды вдоль позвоночника. По словам Кортина, настройка на использование стимуляции занимает от 5 до 10 минут.
Следующее поколение устройств должно позволить пользователям активировать генератор импульсов голосовыми командами через смарт-часы. В 2024 году планируется протестировать эту новую систему мобильности в ходе масштабного клинического испытания с участием от 70 до 100 участников. Ожидается, что его результаты приведут к одобрению технологии регулирующими органами США для массового использования.
