В Университете МИСИС разработали прототип нейроимплантата, который поможет восстанавливать функции спинного мозга после травм и повреждений.
Регенерация нейронов: ученые вернули ходьбу мышам, парализованным после травмы
Травмы спинного мозга сегодня практически не поддаются лечению, ежегодно обрекая тысячи людей на жизнь в инвалидном кресле. Нейроинтерфейс, соединяющий спинной и головной мозг, позволил пациенту с повреждением спинного мозга лучше ходить — сначала со стимуляцией, а потом и без нее. При частичном повреждении спинной мозг может передавать некоторые сигналы в головной мозг и наоборот, поэтому такие пациенты обладают некоторой чувствительностью и даже некоторыми моторными функциями ниже пораженной области. Шейные позвонки зажали спинной мозг. Травмы спинного мозга сегодня практически не поддаются лечению, ежегодно обрекая тысячи людей на жизнь в инвалидном кресле.
Прорыв в лечении поврежденного спинного мозга
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. Новости Казахстана. Российские новости.
Как работает технология?
- Травматическое повреждение спинного мозга (Continuum, февраль 2024) > MedElement
- О разработке:
- Израильская компания представила инновационный метод лечения травм спинного мозга
- Сейчас на главной
Формирование новых нейронов спинного мозга возможно?
- Ученые вернули возможность ходить мышам с травмами спинного мозга
- Ученые КФУ разработали новый метод восстановления спинного мозга
- СВЯЗАТЬСЯ С РЕДАКЦИЕЙ
- В России разработали препарат для лечения травм спинного мозга
- Ученые КФУ изучают эффективные способы помощи пациентам с травмой спинного мозга
Ученые КФУ изучают эффективные способы помощи пациентам с травмой спинного мозга
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. В обоих случаях у животных были серьезные улучшения при ходьбе.
Первым пациентом стал 40-летний голландец, инженер Герт-Ян Оскам, который получил травму спинного мозга после аварии на велосипеде во время работы в Китае в 2011 году. Он остался парализованным, но уже через несколько дней после того, как хирурги откалибровали имплантаты, он заметил улучшения. В течение пяти минут я мог управлять своими бедрами". Герт-Ян Оскам С тех пор, после долгих тренировок, пациент смог ходить, подниматься по лестнице и преодолевать пандусы. Он также вновь открыл для себя походы с друзьями в бар. Имплантаты оставались эффективными и через год, в том числе и тогда, когда Оскам находился дома без присмотра врачей. Его лечением занимались неврологи и нейрохирурги из швейцарской Университетской больницы Лозанны, Университета Лозанны и Швейцарского федерального технологического института Лозанны.
Нервная система биологична, высокоорганизованна и подчиняется законам кибернетики. Она работает на каскадах электрохимических процессов в нейронах. Нервные сети накладываются друг на друга, порой самым неочевидным образом. Они сильно подвержены индивидуальной изменчивости. После нашего экскурса в анатомию читатель видит, насколько сложная задача стоит перед производителями спинномозговых имплантатов. Если рука или даже глаз кое-как согласны мириться с бионикой, то полностью помирить мозг и металл ещё никому не удалось. Впрочем, существует несколько обходных тропинок. В XXI веке мы не способны заменить головной или спинной мозг, но можем помочь электрическим импульсам в прохождении места разрыва.
Этот материал создавался на основе статьи « Walking naturally after spinal cord injury using a brain—spine interface », опубликованной в журнале «NATURE» 24 мая 2023 года. В ходе исследования учёные смогли восстановить активные движения ног с помощью спинномозгового электростимулятора. Он представляет собой цифровой мост, установленный в эпидуральном пространстве. Спинной мозг оплетён тремя оболочками: твёрдой, мягкой и паутинной. Твёрдая мозговая оболочка, она же dura mater, является вторым защитным звеном после костей. Установив имплантат на неё, можно добиться непосредственного контакта стимулятора с мозгом. Мост восстанавливает контакт между корой головного мозга и отделами ЦНС, находящимися ниже места разрыва. Благодаря имплантату человек возвращает способность ходить, избегать препятствий и даже подниматься по лестнице.
Схема спинномозгового имплантата Два кортикальных имплантата состоят из 64 электродов. Электронные компоненты окружены корпусом из титанового сплава. Этот материал биологически инертен и практически невидим для иммунной системы. Внутренняя поверхность имплантата плоская. Она несёт матрицу из 64 платиново-иридиевых электродов диаметром в 2 мм с шагом в 4,5 мм. Так обеспечивается первый этап: запись сигнала, его регистрация и модуляция. Подробнее об этих вопросах будет рассказано в следующей части статьи. Программная составляющая кодирует и модулирует сигналы.
Впоследствии они отправляются к имплантируемому генератору импульсов. Имплантируемый генератор импульсов общается с пояснично-крестцовым отделом позвоночника с помощью 16 электродов. Они выполняют селективную активацию скелетной мускулатуры. Кортикальный имплантат состоит из 2 блоков по 64 электрода. Носимый процессор выступает электрическими мозгами системы. Многие сложные процедуры обработки данных выполняются именно этой частью нейроимплантата. Здесь видны данные МРТ. Красным обозначены кортикальные поля, ответственные за движение.
Справа можно увидеть две круглые структуры. Так выглядят кортикальные имплантаты, «сидящие» на головном мозге. Для эффективной установки спинального имплантата нужно знать особенности индивидуальной анатомии. Красными прямоугольниками обозначены 16 электродов, стоящие на уровне 11 грудного и 1 поясничного позвонка. Мозговая бионика имеет свои особенности. Организм воспринимает имплантат как чужеродного агента, запуская реакции воспаления. 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.
Устройство, которое вживляется в место травмы, может стимулировать рост нервных тканей. Ученые пояснили, что паралич возникает из-за остановки передачи нервного сигнала. Если восстановить нервные ткани, то пациент может вернуть двигательные функции.
Используем биорастворимые полимеры, которые близки по механическим характеристикам к нативным тканям спинного мозга сотрудник лаборатории Элеонора Зеленова По ее словам, исследователи создали направленную наноструктуру, к которой прикрепляются клетки, образуя новые пути.
Травматическое повреждение спинного мозга (Continuum, февраль 2024)
| Прорыв в лечении поврежденного спинного мозга | Главная» Новости» Спинной мозг новости. |
| Вести с полей: спинной мозг и движение | В большинстве случаев инсульт спинного мозга бывает спровоцирован нарушениями работы сосудов, а не самого позвоночника. |
| Важная победа над природой: как скоро можно будет чинить спинной мозг | Спинной мозг обладает собственными нейронными сетями, которые выполняют просчёт движений на месте. |
| Главный онколог «СМ-Клиника» об опухолях спинного мозга | Здесь Технологии Долголетия публикуют наиболее важные и актуальные новости о продлении жизни человека и событиях, связанных с этой тематикой. |
| Открытие ученых о регенерации нейронов спинного мозга | Нейроинтерфейс, соединяющий спинной и головной мозг, позволил пациенту с повреждением спинного мозга лучше ходить — сначала со стимуляцией, а потом и без нее. |
Виды поражений в зависимости от локализации патологии
- Читайте также
- Сейчас на главной
- Как работает технология?
- Парализованный мужчина начал ходить с помощью "моста" между головой и спинным мозгом
- Впервые в мире: ученые Университета «Сириус» разработали мягкий нейроимплант спинного мозга
- Автор обзора
Спинной мозг. Секреты наружного строения
| Спинной мозг - лечение воспалительных и др. заболеваний спинного мозга | 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. |
| Вводимый через шприц имплант восстановил подвижность у мышей с параличом | Ученые предложили чаще использовать нейростимуляцию спинного мозга электричеством с помощью небольшого вживляемого стимулятора. |
Спинной мозг
Последствия травм, переломов, ранений, ран. Воспалительные процессы при инфекционных заболеваниях, процессах, включая сепсис, и как сопутствующие состояния при остеомиелите. Сосудистые нарушения: атеросклероз, варикозное расширение вен позвоночника, последствия сахарного диабета. Процессы способствуют остеохондрозу, в целом дегенеративным изменениям, межпозвонковым грыжам, спондилезу, компрессионным нарушениям. Рассеянный склероз, который охватывает белое вещество спинного мозга. Виды заболеваний Развиваются заболевания спинного мозга в раннем возрасте при нарушении внутриутробного развития, генетической предрасположенности или возникают из-за гематом, абсцессов, новообразований, грыж, травм, возрастных изменений тканей и структур. Инфаркт спинного мозга. Магистральная артерия закупоривается, возникает внезапная спинная боль, пациент утрачивает чувствительность, возникает паралич конечностей. Новообразования, кисты. Развиваются из-за аномалий краниовертебрального перехода, травмирования. Проявляются нарушением глотания, атрофией языковых мышц, нарушением температурной, болевой чувствительности спины и плеч.
Травматическая болезнь спинного мозга: необратимые и обратимые патологии, возникшие после травмирования. Поражаются близлежащие кровеносные сосуды, нервные участки, оболочки, сам спинной мозг. Нервные импульсы не проходят, чувствительность и двигательные функции снижаются или исчезают, возникает частичный или полный паралич. Возникает из-за физических перегрузок, травмировании, возрастных изменений.
И все это без участия мозга. 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.
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. По-прежнему необходимы дальнейшие исследования для ускорения функционального восстановления пациентов с травматическими повреждениями спинного мозга.
Внимание к этой теме объяснимо тем, что каждый год различные травмы спинного мозга в мире получает порядка 500 тысяч человек. При частичном травмировании спинного мозга в месте повреждения прекращается передача нервного сигнала. Чаще всего для устранения боли и снятия воспаления применяются различные фармацевтические препараты, хотя не всегда они приносят облегчение пациентам. Она подчеркнула, что поскольку терапевтических методов эффективного восстановления нервной ткани спинного мозга не существует, перспективной видится разработка изделий, имплантируемых в острую фазу травмы. Сейчас авторы изделия уже создали наноструктурированные каркасы, состоящие из резорбируемого полимера.
Нейрохирурги ВКО поделились опытом имплантации нейростимулятора в спинной мозг
| Починить спинной мозг: новые терапии на грани фантастики | 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. |
| Открытие ученых о регенерации нейронов спинного мозга | Новости науки. от исследовательских организаций. Генетически модифицированные нервные стволовые клетки демонстрируют многообещающий терапевтический потенциал при повреждении спинного мозга. |
| Вводимый через шприц имплант восстановил подвижность у мышей с параличом | При частичном повреждении спинной мозг может передавать некоторые сигналы в головной мозг и наоборот, поэтому такие пациенты обладают некоторой чувствительностью и даже некоторыми моторными функциями ниже пораженной области. |
| Российский нейроимплант поможет двигаться пациентам с травмами спинного мозга - ФармМедПром | 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. |
| Ученые вернули возможность ходить мышам с травмами спинного мозга | спинного мозга выделяют полный поперечный и парциальный поперечный миелит, а на основании протяженности патологических изменений — продольно распространенный поперечный и продольно ограниченный поперечный миелит [3]. |
В России проведена операция по установке нейростимулятора в спинной мозг
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. В обоих случаях у животных были серьезные улучшения при ходьбе.
Спустя год тренировок имплантаты позволили Герту-Яну ходить и стоять более естественно, без дополнительных датчиков движения, которые использовались в ранее протестированных технологиях для стимуляции движения. Он мог подниматься по лестнице и преодолевать некоторые препятствия. Ключевым моментом во всей этой системе являются ряд алгоритмов искусственного интеллекта, способных адаптироваться и обучаться. Пациент обучает модель, чтобы она могла расшифровывать, какие именно сигналы мозга соответствуют тем или иным движениям, и на удивление этот процесс происходит очень быстро. Несмотря на то, что этот тип системы работает только с определёнными видами травм спинного мозга и был протестирован только на одном человеке, учёные видят огромный потенциал для использования ИИ-технологий в решении подобных проблем. Пока разработка не может использоваться на постоянной основе, поскольку она слишком громоздкая.
С таким уникальным случаем татарстанские врачи столкнулись впервые. И оперировал пациента один из молодых нейрохирургов республики. В чем сложность вмешательства? Операция была проведена с помощью метода ламинопластики, когда врачам пришлось буквально выпилить часть позвонка, расширить канал спинного мозга и вернуть кость на место. О том, как это все происходило, и как себя чувствует мужчина — в нашем материале. Эти дни Юрий Киндеров вспоминает с ужасом. Он учитель физкультуры с 45 летним стажем. И всегда в движении.
Позвоночник защищает крошечный спинной мозг, который весит лишь 35 грамм. Препарат спинного мозга Без него мы бы утратили возможность двигаться и шевелить конечностями. Травмы 2023 Выпущено вживляемое в тело устройство для реабилитации людей с травмами спинного мозга 15 мая 2023 года компания Onward Medical со штаб-квартирой в Эйндховене Нидерланды сообщила о первом успешном использовании имплантируемого устройства ARC-IM для реабилитации людей с травмами спинного мозга.
Science: Ученые заставили мышей пойти после повреждения 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. Все новости Лента новостей Hardware Software События в мире В мире игр IT рынок Новости сайта. Z-новости. В РФ создали препарат со стволовыми клетками для лечения травмы спинного мозга.
Science: Ученые заставили мышей пойти после повреждения спинного мозга
Что такое опухоль спинного мозга — Опухоли спинного мозга, — говорит врач-онколог Александр Серяков, — это патологические новообразования злокачественной и доброкачественной природы, которые локализуются в области спинного мозга. Они встречаются редко. Намного реже встречаются незлокачественная гемангиобластома, и злокачественная олигодендроглиома. Причины опухоли спинного мозга у взрослых Истинные причины опухолевого роста, который возникает в области спинного мозга, на сегодняшний день не определены. Учёные выделяют ряд факторов риска, которые могут повышать вероятность опухолевого роста у детей или взрослых, но однозначно не приводят к образованию патологии. Сюда включают: наследственную предрасположенность особенности генов, переданные от родителей детям ; воздействие веществ, обладающих канцерогенными эффектами химические красители, продукты переработки нефти ; развитие лимфомы это злокачественное поражение в области лимфатической системы ; наличие болезни Гиппеля-Ландау по наследству передаётся склонность к росту опухолей, как доброкачественных, так и раковых ; развитие нейрофиброматоза 2-го типа это заболевание, связанное с поломками генов, при котором формируются множественные опухоли — шванномы либо менингеомы в области нервов и нервной системы ; воздействие вредных факторов экологии химические загрязнения, радиационное воздействие ; ведение нездорового образа жизни — курение, приём алкоголя, нерациональное питание; постоянные стрессы; избыточный загар в солярии, на пляже.
Нередко влияют сразу несколько факторов и должны создаться особые условия для начала роста опухоли. Симптомы опухоли спинного мозга у взрослых Нет типичных или характерных симптомов только для опухоли, все признаки могут имитировать и другие болезни, особенно на ранних стадиях. Поэтому стоит обращаться к врачу, чтобы определить или исключить проблему при следующих жалобах. Болевой синдром. Наиболее частым проявлением опухоли становится боль, которая возникает в области позвоночника, где начала свой рост опухоль.
Научная статья опубликована в Progress in Brain Research. 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.
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.
Их отделили от внеклеточного матрикса, а затем вернули в состояние, напоминающее эмбриональные стволовые клетки. После этого они сымитировали развитие спинного мозга в пробирке. Если идею ученых одобрят для использования на людях, то каждый пациент будет получать имплант, выращенный из его собственных клеток. Это позволит обойтись без подавления иммунитета человека при пересадке и поможет импланту прижиться без отторжения.