Швейцарские учёные из Федеральной политехнической школы Лозанны создали детализированную карту мозга человека, которая позволила разработать инновационный метод лечения паралича, вызванного травмами спинного мозга. Двое пациентов, ранее прикованных к инвалидному креслу, уже смогли вновь обрести способность ходить благодаря этой революционной технологии.
Суть метода заключается в глубокой стимуляции мозга (DBS) — относительно новой терапевтической методике, при которой в определенные участки мозга хирургическим путем имплантируются электроды. Эти электроды подключаются к генератору импульсов, обычно располагающемуся под кожей в области груди. Когда генератор посылает электрические импульсы, электроды активизируют соседние нейроны, которые, в зависимости от своего расположения в мозге, могут влиять на различные функции организма, включая двигательную активность, судорожные состояния, депрессивные расстройства и хроническую боль.
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) ранее уже одобряло применение DBS для лечения некоторых неврологических заболеваний, связанных с тремором и нарушениями настроения. Однако команда исследователей из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) поставила перед собой гораздо более амбициозную задачу — вернуть способность ходить людям, потерявшим ее из-за повреждений спинного мозга. Сложность заключалась в том, что большая часть исследований в области DBS была сосредоточена на участках мозга, отвечающих за моторный контроль, а не за саму способность передвигаться (локомоцию).
Чтобы решить эту задачу, ученые EPFL составили самый детальный на данный момент «атлас мозга», подробно описывающий функции различных нейронных популяций. Для создания этого атласа использовались трехмерные изображения "просветленной" мозговой ткани, предварительно обработанной органическими растворителями для удаления липидов. Данная технология позволяет с высокой точностью локализовать и маркировать целевые структуры (белки, пептиды, нейронные цепи), сохраняя при этом информацию о трехмерной структуре ткани.
Анализ полученных изображений позволил выявить, какие области мозга претерпевают физические и функциональные изменения после травмы спинного мозга. К удивлению исследователей, одной из ключевых областей оказалась зона латерального гипоталамуса, традиционно связываемая с мотивацией и системой вознаграждения. Эксперименты на грызунах подтвердили открытие: стимуляция латерального гипоталамуса действительно помогала животным восстановить способность к передвижению после повреждения спинного мозга.
Вдохновленные результатами, ученые перешли к клиническим испытаниям на людях. В исследовании приняли участие двое добровольцев с давними травмами спинного мозга, для которых традиционные методы лечения были неэффективны. Один из них, 54-летний мужчина, был прикован к инвалидной коляске после несчастного случая, произошедшего во время катания на лыжах.
"Сразу после установки электрода и начала стимуляции первая пациентка воскликнула: "Я чувствую свои ноги!", а при увеличении интенсивности стимуляции добавила: "Я чувствую позыв к ходьбе!"", - делится нейрохирург Жослин Блох. - "Эта мгновенная обратная связь подтвердила, что мы воздействуем на правильную область, хотя ранее она никогда не ассоциировалась с контролем движений ног у человека. Это был настоящий момент истины, подтверждающий важность нашего открытия в области анатомической организации функций мозга".
Оба участника эксперимента получили электродные имплантаты и проходили курс DBS-терапии в течение трех месяцев. На протяжении этого периода они также интенсивно занимались по программе реабилитации, уделяя тренировкам около девяти часов в неделю. Результаты превзошли все ожидания: во время сеансов стимуляции и некоторое время после них пациенты могли значительно легче контролировать движения ног. Постепенно они смогли научиться не только ходить без поддержки, но и самостоятельно подниматься по лестнице. Для Вольфганга Йегера, получившего травму на лыжном склоне, даже повседневные дела, такие как возможность дотянуться до верхних полок на кухне, стали настоящим подарком.
Достижения ученых EPFL не только дарят надежду людям с травмами спинного мозга, но и открывают новые горизонты для всей нейробиологии. Созданный ими "атлас мозга" станет ценнейшим инструментом для исследователей из самых разных областей, способствуя совершенствованию хирургических техник, проведению лабораторных исследований, разработке новых методов лечения и, безусловно, улучшению программ реабилитации.
