«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. Однако, новое исследование — это настоящий прорыв. Немецкие ученые научились восстанавливать спинной мозг: последние новости 2021 года Немецкие ученые в значительной степени продвинулись в вопросах генной инженерии. Главная» Новости» Спинной мозг новости. По сути дела, спинной мозг — это нервная трубка, которая выросла, достигла размера 40–45 сантиметров и выполняет в нашем организме очень важные функции, связанные с управлением телом. Новости Казахстана.
Симптоматика
- Травматическое повреждение спинного мозга (Continuum, февраль 2024) > MedElement
- Открытие ученых о регенерации нейронов спинного мозга
- Ученые из Израиля успешно провели первую в мире 3D-трансплантацию тканей спинного мозга человека
- Человеческому мозгу вернули контроль над парализованными ногами
- Ученые КФУ разработали новый метод восстановления спинного мозга - Российская газета
Life78 показал, как пациенты с травмой спинного мозга начинают ходить
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. Результаты исследований Исследователи сфокусировали свое внимание на клетках глии, которые в изобилии присутствуют в центральной нервной системе. Они служат для поддержки и защиты нейронов в спинном мозге и формируют рубцовую ткань при возникновении повреждений. Два года назад ученым из этой группы уже удавалось с помощью специфических транскрипционных факторов стимулировать процесс возврата клеток глии в стволовые клетки-предшественники, которые затем можно было подтолкнуть трансформироваться в зрелые нейроны головного и спинного мозга.
Реклама Более 800 тысяч человек в мире каждый год получает сочетанную травму позвоночника с перерывом спинного мозга. Выживает среди них только треть. В основном это молодые люди в возрасте 20-25 лет. Большинство из них остается парализованными на всю жизнь.
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. Подобная технология сможет обеспечить восстановление нейронных связей даже при потере большого количества нейронов, как бывает, например, в случае компрессионных переломов. Пока идет работа над полным излечением травм спинного мозга, ученые из Case Western Reserve University и клиники Кливленда пытаются хотя бы частично улучшить состояния людей с очень серьезными повреждениями нервной ткани. В случае с обширной потерей нейронов пока почти нет надежды на полное исцеление, но для пациентов было бы большим облегчением восстановить хотя бы частичную функциональность парализованной части туловища.
Регенерация нейронов: ученые вернули ходьбу мышам, парализованным после травмы 22. Используя интегрины, им удалось регенерировать нейроны и восстановить ходьбу у мышей. Хотя этот метод был опробован только на животных, он открывает перспективы лечения людей, обещая значительное улучшение состояния людей, страдающих параличом или двигательными нарушениями, при условии успешного проведения будущих клинических испытаний. Повреждения спинного мозга представляют собой серьезную медицинскую проблему, часто означающую паралич и необратимую функциональную потерю для пострадавших. На этом фоне в медицине ведутся исследования, направленные на поиск решений, способных облегчить их разрушительные последствия. 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.
Российский нейроимплант поможет двигаться пациентам с травмами спинного мозга
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. Можно ли вернуть спинальному пациенту возможность активных движений?
Сейчас мы способны утвердительно ответить на этот вопрос. Путь к реабилитации предлагает индустрия нейропротезирования. Блог FirstVDS уже писал о современной бионике. Мы освещали бионическое протезирование конечностей , глаз , ушей , немного коснулись искусственного производства внутренних органов методом биопринтинга. В контексте сегодняшнего материала всё куда сложнее. 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.
Ученые из Университета Джона Хопкинса решили обе проблемы, создав вводимый через шприц имплант. Цифровой прорыв: как искусственный интеллект меняет медийную рекламу До начала разработки импланта изначально они обнаружили новое место для стимуляции, которое располагается очень близко к важнейшим мотонейронам спинного мозга и одновременно доступно без хирургического вмешательства. Это позволило подойти к созданию импланта с другой стороны и разработать наноразмерное гибкое устройство, которое можно вводить с помощью небольшого шприца. Эксперименты показали, что стимуляция с помощью электрического тока восстанавливала подвижность конечностей мышей.
Важно отметить, что стимуляция электрического тока была почти на два порядка ниже, чем традиционная стимуляция.
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.
Как работает технология? Руководитель проекта в комиссии Гийом Шарве рассказал, что имплантаты используют "адаптивный искусственный интеллект" для декодирования намерений мозга о движении в режиме реального времени. После того как ИИ идентифицирует сигналы, они преобразуются в последовательности электрической стимуляции спинного мозга, которые активируют мышцы ног и вызывают желаемое движение. Примечательно, что у пациента наблюдались улучшения в сенсорном восприятии и двигательных навыках, которые сохранялись даже после отключения "цифрового моста", что позволило ему ходить с костылями. По словам профессора Грегуара Куртина, это говорит о том, что цифровой мост не только восстановил спинной мозг пациента, но и поспособствовал росту новых нервных связей. Оскам — пока что единственный пациент, на котором испытали "цифровой мост". В будущем технологию планируют применить для восстановления функций рук и кистей у пострадавших.
ПОДПИСАТЬСЯ НА РАССЫЛКУ
- Человеческому мозгу вернули контроль над парализованными ногами
- Человеческому мозгу вернули контроль над парализованными ногами | Наука и жизнь
- Причины опухоли спинного мозга у взрослых
- Что такое опухоль спинного мозга
- Спинной мозг - лечение воспалительных и др. заболеваний спинного мозга
- Травматическое повреждение спинного мозга (Continuum, февраль 2024)
Главный онколог «СМ-Клиника» об опухолях спинного мозга
написали исследователи. Z-новости. В РФ создали препарат со стволовыми клетками для лечения травмы спинного мозга. Первых испытателей компания отберет из числа пациентов с параличом из-за травмы шейного отдела спинного мозга или бокового амиотрофического склероза, говорится в сообщении Neuralink. 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.
Интегрины — архитекторы регенерации нейронов
- Ученые создали имплант спинного мозга — он вылечил 80 процентов случаев хронического паралича мышей
- Сейчас на главной
- Российские ученые смогут восстановить спинной мозг человека после травмы
- Регенерация нейронов: ученые вернули ходьбу мышам, парализованным после травмы |
Нейрохирурги ВКО поделились опытом имплантации нейростимулятора в спинной мозг
Однако, новое исследование — это настоящий прорыв. Немецкие ученые научились восстанавливать спинной мозг: последние новости 2021 года Немецкие ученые в значительной степени продвинулись в вопросах генной инженерии. 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-медики вживляют "умный" имплантат в поврежденный участок спинного мозга, из-за которого происходит паралич нижних конечностей.
Life78 показал, как пациенты с травмой спинного мозга начинают ходить
Российские новости. Ученые Курчатовского института с коллегами из Казанского федерального университета разработали модель, которую можно использовать для создания нейропротезов для пациентов с повреждением спинного мозга. Спинной мозг новости. 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. Немецкие ученые научились восстанавливать спинной мозг: последние новости 2021 года. Ученые нашли способ восстановления ходьбы после повреждения спинного мозга —. Новости окружающая среда Спинной мозг беспроводным способом подкл.
Ученые восстановили разрушенный спинной мозг
В новом устройстве, в отличие от предыдущих экспериментальных образцов, электроды соединяют уже сам головной мозг со спинным. Пациент — мужчина 38 лет, который около 10 лет назад упал с велосипеда и оказался парализованным. Пациент, который уже год испытывает на себе изобретение, сам научился ходить по дому с костылями, садиться в машину, выходить из машины. Как отмечают ученые, пока неизвестно, сможет ли новая технология помочь больным с другими видам паралича, так как у пациента был частичный паралич например, он мог короткое время самостоятельно стоять на ногах.
Эксперименты в этом направлении велись давно, однако работоспособность некоторых двигательных функций не возвращалась. 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.
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.
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. У пациентов с «мозговым туманом» ученые обнаружили в образцах повышенный уровень белка, что говорит о воспалении в мозгу. Также и в крови, и в спинномозговой жидкости исследователи нашли антитела: это говорит о том, что процесс системный, то есть протекает во всем организме. Хотя цель этих антител неизвестна, вполне возможно, что это могут быть антитела-перебежчики, атакующие сам организм.
Нейроинтерфейс между спинным и головным мозгом позволил ходить паценту с травмой позвоночника
Возможна также слабость мышц, которая возникает в сочетании с расстройствами чувствительности, явления атрофии мышц, резкие и внезапные ее сокращения, подергивания мышечных групп, которые расслаблены. Расстройства чувствительности. Иногда болевых ощущений нет, но могут страдать поверхностная чувствительность, на фоне сохранения глубокого тактильного чувства. Пациент может не ощущать боль, температуру, прикосновения, но воспринимает давление, вибрации. Проблемы с работой сфинктеров.
Возможны нарушения мочевыделительных функций, реже — опорожнения кишечника. Это приводит к задержке мочи или стула. Также по мере прогрессирования процесса может возникать сколиоз позвоночника, который формируется из-за болевых ощущений, расстройств двигательной функции или разрушения тел позвонков. Внешне определить опухоли спинного мозга невозможно, они расположены достаточно глубоко в области спинномозгового канала.
Классификация опухолей спинного мозга у взрослых Существует достаточно много вариантов классификации опухолей, локализованных в области спинного мозга. Возможно разделение на группы по ряду признаков — расположение опухолевого очага относительно спинного мозга, позвоночника или мозговых оболочек, особенности гистологической картины, а также конкретная локализация поражения.
Сначала они использовали передовой генетический анализ для выявления групп нервных клеток, способных улучшить ходьбу после частичного повреждения спинного мозга. Затем исследователи обнаружили, что простая регенерация аксонов этих нервных клеток через поврежденный спинной мозг без использования специфических мишеней не влияет на восстановление функций.
Однако когда стратегия была усовершенствована и стала включать использование химических сигналов для привлечения и направления регенерации этих аксонов к их естественной целевой области в поясничном отделе спинного мозга, в мышиной модели полного повреждения спинного мозга было отмечено значительное улучшение способности ходить. Майкл Софрониев, профессор нейробиологии Медицинской школы Дэвида Геффена при Калифорнийском университете и ведущий автор нового исследования, поясняет в пресс-релизе: "Наше исследование предоставляет важнейшую информацию о тонкостях регенерации аксонов и требованиях к функциональному восстановлению после травмы спинного мозга". Он добавил: "Это подчеркивает необходимость не только регенерировать аксоны при повреждениях, но и активно направлять их к их естественным целевым областям для достижения значительного неврологического восстановления". Проблемы и осторожность на пути к клиническим испытаниям на людях Последствия этого открытия огромны.
Повреждения спинного мозга, которые часто являются необратимыми, могут получить пользу от этой инновационной генной терапии. Несмотря на то, что эксперименты проводились на мышах, ученые с оптимизмом смотрят на возможность применения этого метода на людях, что дает реальную надежду миллионам парализованных людей. Однако исследователи также признают сложность стимулирования регенерации на больших расстояниях у негенитальных животных, что требует применения стратегий со сложными пространственными и временными характеристиками.
Сами имплантаты разработала Французская комиссия по атомной энергии. Как работает технология? Руководитель проекта в комиссии Гийом Шарве рассказал, что имплантаты используют "адаптивный искусственный интеллект" для декодирования намерений мозга о движении в режиме реального времени. После того как ИИ идентифицирует сигналы, они преобразуются в последовательности электрической стимуляции спинного мозга, которые активируют мышцы ног и вызывают желаемое движение. Примечательно, что у пациента наблюдались улучшения в сенсорном восприятии и двигательных навыках, которые сохранялись даже после отключения "цифрового моста", что позволило ему ходить с костылями. По словам профессора Грегуара Куртина, это говорит о том, что цифровой мост не только восстановил спинной мозг пациента, но и поспособствовал росту новых нервных связей. Оскам — пока что единственный пациент, на котором испытали "цифровой мост".
Ранее в октябре 2023 года ученые Нижегородского университета представили свою новую разработку — технологию создания нейропротезов. Ученые полагают что замещение поврежденного участка головного мозга, отвечающего за память, эмоции и внимание, электронными нейронами способно восстановить работу мозга после травм и активизировать запоминание. В декабре 2023 года сообщалось о создании в Федеральном центре мозга и нейротехнологий отечественного препарата со стволовыми клетками. Предложенное средство значительно снижает воспалительный процесс в месте травмы или совсем устраняет. Сочетание нейромодуляции имплантирование электродов и генератора для корректировки функций мозга с новым препаратом положительно влияет на восстановление функций ходьбы.