Спинной мозг обладает собственными нейронными сетями, которые выполняют просчёт движений на месте. 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. Сам спинной мозг весит всего 30-35 грамм, имеет диаметр около 1 см и длину 40-45 см. В сравнении со многими другими органами, спинной мозг просто крохотный, но, тем не менее, он исключительно важен. Теперь нейробиологи восстановили связи так, чтобы волокна соединялись с поврежденными зонами. Исследователи провели опыт на мышах с относительно легкими травмами, а также на грызуне с серьезным повреждением спинного мозга.
Science: Ученые заставили мышей пойти после повреждения спинного мозга
И в этом году получилось так, что появился пациент, который пришел к нему с такой же патологией. Он теперь первый и пока единственный, кто сделал такую операцию в нашей республике. Уникальность этого вмешательства в том, рассказывает Илья, единым блоком выпиливают часть шейного отдела позвоночника, расширяют спинно-мозговой канал и возвращают позвоночник на место, закрепляя специальными винтиками. Юрию Киндерову 71 год. Несмотря на возраст, операцию, которая шла четыре часа, он перенес успешно. Завтра его ждет выписка, а после — восстановление. И тогда он сможет вернуться к своим ученикам в казанской школе. Читайте новости в нашем Telegram и Дзен.
Нет данных, подтверждающих использование нейропротекторных методов лечения для улучшения результатов у пациентов с травматическими повреждениями спинного мозга. Настоятельно не рекомендуется применять высокие дозы метилпреднизолона, которые связаны со значительными системными побочными эффектами. Показатели ранней и отсроченной смертности у пациентов с травматическими повреждениями спинного мозга по-прежнему высоки, и выжившие часто сталкиваются со значительными долговременными физическими и функциональными нарушениями. Несмотря на то, что исследование нейрорегенеративных подходов, таких как трансплантация стволовых клеток, продолжается, эти методы остаются в основном исследовательскими.
И всё-таки факт остаётся фактом. Спинной мозг обладает собственными нейронными сетями, которые выполняют просчёт движений на месте. Он сложнее, чем пучок магистральных проводов. В контексте нынешних знаний из нейрофизиологии спинной мозг будет корректнее сравнивать с цепочкой полуавтономных серверов. Спинальная травма приводит к тому, что все отделы организма, находящиеся ниже места повреждения, оказываются без координирующего влияния головного мозга. Если спинной мозг был перебит не полностью, какие-то сигналы ещё могут прорываться к телу. Тогда у человека будет некий резерв для реабилитации. В ином случае нервные сети, оставшиеся без работы, начинают деградировать. Слева изображена принципиальная схема полного перерыва спинного мозга. Справа — состояние, при котором проводящие пути частично сохранили свою целостность. При полном пересечении спинного мозга уже упомянутые «серверы» функционируют независимо от «босса» в голове. Тогда пробуждаются патологические рефлексы — набор стереотипных реакций, при которых рефлекторные дуги замыкаются на нижележащих отделах спинного мозга. Рефлексы осуществляются на основе рефлекторной дуги. Поступивший импульс регистрируется рецептором. По афферентному приносящему волокну сигнал идёт в ЦНС. Там расположены вставочные нейроны. Под вставочным нейроном понимается та нервная клетка, которая связана только с другими нейронами. В этом состоит её отличие от чувствительных и двигательных нейронов. Именно вставочные нейроны решают, отвечать ли организму на воздействие. Сформированный ими сигнал идёт на моторный нейрон. С помощью эфферентного выносящего волокна команда передаётся клеткам-исполнителям. Таким образом,у нас разгибается нога при ударе по коленной чашечке и отдёргивается рука, схватившая горячий предмет. В случае спинальной травмы неизбежно проявится дисфункция тазовых органов, выражающаяся в задержке отделения мочи и стула. Впрочем, даже парезы и плегии — меньшее зло по сравнению со спинальным шоком. При нём возникает опасное падение артериального давления. Его причина состоит в нарушении баланса между двумя отделами вегетативной автономной нервной системы: симпатики и парасимпатики. Спинальный шок «На пальцах» разницу между ними понять нетрудно. Симпатика отвечает за возбуждение и тонус. Парасимпатика — за торможение и релаксацию. На упрощённой схеме видно, что центры, отвечающие за иннервацию органов, расположены в порядке иерархичности сверху вниз. В случае спинальной травмы без нормальной иннервации остаётся всё, находящееся ниже места разрыва. Релакс может быть очень плохим, особенно когда им занимаются кровеносные сосуды. Их стенка расслабляется, падает перфузионное давление — и клетки остаются без кислорода из кровотока. Продукты распада тоже никто не выводит. Сначала клетки пытаются бороться. По мере исчерпания ресурсов они переходят на более экономный путь извлечения энергии. Детский вопрос: зачем мы дышим? И правда, зачем людям вообще нужен кислород? Биохимики знают ответ. Кислород — краеугольный камень цикла Кребса. Именно на кислороде пересекается три принципиально важных пути метаболизма: клеточное дыхание, гликолиз и электрон-транспортная цепочка. Цикл Кребса — это биохимическая топка, лежащая в основе снабжения организма энергией. Поначалу он кажется глобальным и монструозным, хотя в биохимии бывают и другие штуки, более трудные для восприятия. Например, орнитиновый цикл. Так или иначе, все пути метаболизма рано или поздно замкнутся на цикле лимонной кислоты. При отсутствии кислорода метаболизм переключается на анаэробный путь. При нём возникает меньше энергии, а ещё — изменение pH крови в кислую сторону. Показатель pH — величина логарифмическая. Это значит, что численный показатель изменяется на одну величину при увеличении или уменьшении в соответствующее количество раз. Со школьной скамьи мы знаем разницу между кислотами и основаниями. Мол, кислота — это водород с кислотным остатком, а щёлочь — металл с ним же. В биохимии всё немного иначе. Тут кислота — любой донор электронов, а основание, соответственно, будет его акцептором. Всё бы ничего, но атом, получивший положительный или отрицательный заряд становится ионом. Ионы проявляют высокую химическую активность и ведут себя крайне агрессивно, особенно в отношении клеточных мембран. Нарастающий ацидоз ломает клеточные мембраны, что приводит к выходу продуктов распада и литических ферментов. В норме литические ферменты сидят запертыми в специальных органеллах клетки. Вырвавшись наружу, эти вещества начинают переваривать всё подряд. В такой ситуации становится как-то не до гемодинамики. Падение артериального давления становится катастрофическим. Сердце вроде бы качает кровь, лёгкие работают, но тело всё равно страдает от гипоксии. Спинальный шок, как и все экстремальные состояния, находится в ведении анестезиологии-реаниматологии. Этот раздел медицины занимается протезированием жизненно важных функций. Интенсивная терапия шоков — дело сложное, крайне дорогое и не всегда успешное. Организм человека обладает резервом прочности за счёт буферных систем, но, будучи выбитым из равновесия, моментально уходит в крутое пике. Каждый новый виток патофизиологического круга усиливает предыдущий, и последствия могут быть самыми плачевными. Спинномозговые имплантаты Допустим, человека удалось спасти. Его жизнедеятельности ничто не угрожает, но он остаётся прикованным к кровати.
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. Собак разделили на две группы: одной ввели стволовые клетки непосредственно в место травмы позвоночника, а вторая группа была контрольной и получила плацебо. Через месяц собак в специальном поддерживающем корсете отправили на беговую дорожку для проверки функций конечностей. Собаки, которым трансплантировали собственные нейральные стволовые клетки из слизистой оболочки носа, вновь смогли управлять задними конечностями Группа собак, получившая инъекции OEC, продемонстрировала значительные улучшения: парализованные задние конечности начали двигаться, причем начала появляться скоординированность движений с передними ногами. Это означает, что стволовые клетки восстановили часть нервных путей и через поврежденную часть спинного мозга начали проходить сигналы. К сожалению, исследования показали, что восстановление происходит только на коротких расстояниях — при небольшой ширине разрыва между участками спинного мозга. Больше всего повезло тем собакам , у которых были нарушены связи между близкорасположенными нейронами, что соответствует тонкому хирургическому разрезу или несильному сдвигу позвонков. Тем не менее, уже это является большим достижением. Один из хозяев собаки, отмечает, что это похоже на чудо: «До инъекции наш пес Джаспер не мог ходить и ползал, волоча задние ноги, а теперь он носится вокруг нашего дома и не отстает от других собак». В настоящее время ученые работают над созданием матриц, которые «укажут» клеткам OEC куда надо расти, чтобы восстановить связь в позвоночнике.
Спинной мозг. Секреты наружного строения
спинной мозг? Данное видео даст вам полное представление об этом органе. Здесь отлично видно, что из себя представляют дорзальные и вентральные корешки спинномозговых нервов, как выглядит сегмент спинного мозга и, главное, где находится конский хвост. «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. Израильские ученые разработали имплант спинного мозга из человеческих клеток для парализованных мышей.
Симптоматика
- Регенерация нейронов: ученые вернули ходьбу мышам, парализованным после травмы
- Наука РФ - официальный сайт
- Всего одна субпопуляция нейронов помогла пациентам начать ходить после паралича
- Журнал Forbes Kazakhstan
Впервые в мире с помощью стволовых клеток восстановили спинной мозг
Наиболее наглядно это было продемонстрировано на примере обезглавленных насекомых, чьи ноги все еще можно обучить избегать внешних сигналов. До сих пор не удавалось выяснить, как именно это происходит, а без такого понимания феномен оставался не более чем любопытным фактом. Как объясняет Такеока, «понимание основного механизма очень важно, если мы хотим понять основы автоматизма движений у здоровых людей и использовать эти знания для реабилитации пациентов с травмами позвоночника». Прежде чем перейти к изучению нейронных связей, исследователи разработали экспериментальную установку, которая позволила им изучить процесс адаптации спинного мозга мыши. Под процессом понимается как обучение, так и запоминание без участия головного мозга. В каждом тесте участвовали экспериментальная и контрольная мыши, чьи задние лапы свободно свисали. Если задняя лапа экспериментальной мыши опускалась слишком низко, она получала электрическую стимуляцию, импульс, которого мышь хотела бы избежать. Контрольная мышь получала такую же стимуляцию в то же время, но без привязки к положению ее задней лапы.
Еще больший оптимизм внушают научные разработки, которые в перспективе могут сделать паралич излечимым или, по крайней мере, создать условия для значительной адаптации пострадавших от травм спинного мозга к нормальной жизни. Почва для оптимизма Фото с сайта students4bestevidence. Все изменилось 12 июля 2006 года: его сбила машина, после чего он оказался полностью обездвижен. И хотя у него сохранялась некоторая чувствительность в нижней части туловища, прогноз был неутешительным. Врачи сказали, что ходить Роб никогда не сможет. В конце XX века история на этом бы и закончилась, но в наше время медицина все быстрее переходит от научной теории к практике. Робу Саммерсу и еще трем молодым людям с повреждениями спинного мозга предложили инновационную терапию — эпидуральные стимуляторы, имплантируемые в спинной мозг. Все четыре пациента, парализованные, по крайней мере, от груди и до кончиков ног, теперь в состоянии двигать ногами. Роб Саммерс первым получил экспериментальное лечение, разработанное доктором Регги Эдгертоном из Калифорнийского университета Лос-Анджелес и доктором Сьюзан Харкема из Университета Луисвиля Кентукки при участии наших соотечественников из Института физиологии имени Павлова Санкт-Петербург.
Они опубликовали свою историю успеха в 2011 году в журнале Lancet. Вскоре стало ясно, что Роб не был счастливым исключением: метод работает , причем двое из четырех пациентов, продемонстрировавших значительный прогресс, имели диагноз «полное моторное и сенсорное поражение спинного мозга», ставшее результатом автокатастроф. Сразу после травм никто не мог предположить, что эти больные смогут хоть в какой-то степени восстановить моторные функции. В чем суть терапии? Фото с сайта unitedspinecenter. Все четыре пациента приобрели способность двигать ногами сразу же после имплантации и активации стимулятора, при этом движения были произвольными. Исследователи пришли к выводу, что некоторые сигнальные пути могли остаться неповрежденными после травмы, и именно они облегчают совершение произвольных движений. Мозг воспринимает сигнал стимулятора как свой собственный, и мгновенно начинает контролировать и направлять движения мышц. Эффективность лечения значительно возрастает, если соединить стимуляцию и реабилитационную терапию, в силу способности нейронной сети спинного мозга к обучению, поэтому уже на третий день после имплантации стимулятора Роба Саммерса в специальном корсете поставили на беговую дорожку.
Впервые за 4 года он стоял самостоятельно. Фото с сайта fastcoexist.
К примеру, в конце июня 2017 года в Центральном научно-исследовательском институте травматологии и ортопедии им. Приорова была выполнена уникальная операция на спинном мозге: имплантация нейростимулятора. Пациентом, которому была проведена операция, оказался 49-летний Игорь Мельников, который страдал от застарелого перелома позвонка. От этого мужчина испытывал сильные боли.
На туловище надевают так называемый жилет, который поддерживает вес тела. Затем начинаются тренировки. Пациента отправляют на лечебную физкультуру, где учат заново ходить.
Все данные о движениях парализованного животного в режиме онлайн поступают в специальную компьютерную программу. Дело в том, что активность спинного мозга распределяется по-разному даже во время обыкновенного шага. Когда мы поднимаем ногу — работает одна часть нейронов. Когда опускаем — другая. Причем, здесь все индивидуально, все зависит от веса, физических данных и двигательных способностей больного.
Всего одна субпопуляция нейронов помогла пациентам начать ходить после паралича
спинной мозг? Данное видео даст вам полное представление об этом органе. Здесь отлично видно, что из себя представляют дорзальные и вентральные корешки спинномозговых нервов, как выглядит сегмент спинного мозга и, главное, где находится конский хвост. После этого у животного с контузионной травмой спинного мозга была зафиксирована положительная динамика его состояния, в частности, частично восстановилась двигательная активность. В большинстве случаев инсульт спинного мозга бывает спровоцирован нарушениями работы сосудов, а не самого позвоночника. MedAboutMe Новости. Целью исследователей было заставить расти в нужном направлении аксоны – отростки нервных клеток, которые и составляют спинной мозг. Статья Спинной мозг, Травмы, Выпущено вживляемое в тело устройство для реабилитации людей с травмами спинного мозга, Вышло портативное устройство для поддержки дыхания пациентов с травмами спинного мозга.
Спинной мозг подсоединили к головному и вернули человеку с травмой позвоночника подвижность
Спинной мозг был полностью просмотрен, в результате нами был поставлен диагноз – острый миелит, – рассказала врач-невролог Кировской областной детской клинической больницы Ирина Крутихина. Создан препарат со стволовыми клетками для лечения спинного мозга. 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.
Нейрохирурги ВКО поделились опытом имплантации нейростимулятора в спинной мозг
Артериовенозная мальформация — врожденное сосудистое заболевание, которое ведет к аневризмам, хронической недостаточности кровообращения. Сосудистые стенки выпячиваются, сдавливают нервные структуры, спинной мозг, вызывают кровоизлияние, ишемию. Сосуды спинного мозга Пороки развития: Диастематомиелия — наследственное заболевание спинного мозга, при котором продольная перегородка расщепляет спинной мозг на две части, содержащих центральный канал. Проявляется подкожными липомами, гемангиомами, оволосением поясницы.
Грудная клетка деформируется, нарушается осанка, походка, длина конечностей, возникают парезы ног, мышечная слабость, боли в спине. Диастематомиелия: A - патологическое состояние, B - здоровое состояние Дермальный синус — свищевой ход, через который нервные структуры спинного мозга сообщаются с кожей. Аномалия врожденная, проявляется углублениями, повышенным оволосением зон, пигментацией, парезом нижних конечностей, абсцессами, нарушением функций тазовых органов.
Дермальный синус Синдром фиксированного спинного мозга: врожденные аномалии, опухоли или травмы вызывают фиксацию каудального отдела спинного мозга. Проявляется кожными симптомами на пояснице, нарушением работы органов таза, двигательной функции и чувствительности ног. Синдром фиксированного спинного мозга Лечение Лечение заболеваний спинного мозга предполагает преимущественно хирургическое вмешательство.
Нейрохирурги Центра проводят следующие нейрохирургические операции. Пороки развития решаем устранением диастомиелиии, иссечением дермального синуса. Для хирургического лечения спинномозговых компрессий применяем методику ламинопластики.
Для решения проблемы новообразований предусмотрена биопсия и удаление опухолей максимально щадящим способом. Болезни сосудов спинного мозга оперируем способом удаления фистул и эмболизацией мальформаций.
А «память» переставала работать при «отключении» расположенных спереди клеток Реншоу — эти нейроны, у которых активен ген En1, входят в состав контуров возвратного торможения. Кстати сказать, у обычных, нетрансгенных мышей искусственное возбуждение этих нейронов увеличивало скорость реакции животных на удар током при повторном тестировании — лапы животных принимали позу избегания еще быстрее!
Таким образом, очевидно, что не только у насекомых, но и у млекопитающих двигательное обучение и память не ограничиваются исключительно работой центральной нервной системы. И возможность манипулировать двигательной памятью периферической нервной системы может оказаться важной при разработке терапии для восстановления двигательных функций при травмах спинного мозга. Публикации по теме:.
Предполагается, что российский препарат может быть представлен на рынке уже в 2025 году, оказавшись на переднем крае борьбы с такими серьезными состояниями.
Научная группа профессора Павла Мусиенко ведет уже более 5 лет исследования по созданию нейроимплантов с более высоким уровнем биоинтеграции, что требует значительного вовлечения экспертов из разных научных областей. В работе задействованы ресурсы и накопленный опыт нескольких научных центров страны — СПбГУ, Института физиологии им. Российские ученые разработали технологию изготовления нейроимплантов из композитного материала на основе углеродных нанотрубок и силикона. Предложенный состав материала характеризуется высоким уровнем биосовместимости, долговременной биостабильностью, выдающейся прочностью на растяжение, высокими значениями емкости для хранения электрического заряда. Таким образом, ученым удалось получить одновременно мягкий и прочный материал — то есть при движении имплант будет повторять механику движений и не травмировать ткани вокруг.