восстановление нейронных связей спинного мозга
Восстановление клеток спинного мозга in vivo
Ученые из СПбГУ и Каролинского института научились восстанавливать клетки спинного мозга внутри живого организма
Ученые из СПбГУ в коллаборации с Каролинским институтом (Швеция) впервые на модели in vivo показали возможность создания клеток ЦНС, способных выполнять свои обычные функции и восстанавливать поврежденный спинной мозг при травмах. Клетки выстилки центрального канала спинного мозга можно трансформировать в олигодендроциты, формирующие «изоляционный материал» вокруг аксонов нервных клеток.
«Нервные клетки не восстанавливаются» — наивное предостережение, имеющее мало общего с научными фактами
В мозге даже взрослого человека существуют процессы нейрогенеза. Этих способностей хватает для поддержания когнитивных функций, но уже недостаточно для, например, восстановления спинного мозга после серьезной травмы. Обычно это приводит к появлению в нервной ткани «глиального рубца» — и прежние функции спинного мозга в полном объеме вернуть уже не получается.
Результаты работы отечественных и шведских ученых опубликованы в статье в престижном научном журнале Science.
Экспериментальная часть
Группа исследователей из Каролинского института и Санкт-Петербургского государственного университета под руководством пионера в области исследований стволовых клеток мозга профессора Йонаса Фризена смогла сделать шаг к тому, чтобы научиться восстанавливать поврежденные ткани центральной нервной системы внутри живого организма. Эксперименты проводились на мышах с использованием трансгенных технологий. 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. Именно олигодендроциты, оборачивая свои отростки вокруг аксонов нервных клеток, формируют так называемые миелиновые оболочки — особый «изоляционный материал», который способствует быстрому распространению нервных импульсов в центральной нервной системе (ЦНС).
Образование олигодендроцитов происходило из эпендимальных клеток, которые выстилают центральный канал спинного мозга. Для этого в этих клетках с помощью генетических технологий искусственно вызывали появление особенного белка, транскрипционного фактора Olig2, который в норме управляет программой формирования специфических свойств (дифференцировки) клеток олигодендроцитов в ЦНС в эмбриональном развитии.
«Возможно, благодаря подобным научным исследованиям в будущем нам удастся полностью восстанавливать повреждения в центральной нервной системе у людей», – поделился оптимизмом заведующий лабораторией биологии синапсов Института трансляционной биомедицины Олег Шупляков.
Следующие шаги исследователей — детальное изучение программ запуска дифференцировки нервных клеток различных модальностей у позвоночных, а также разработка медицинских технологий, которые помогут восстанавливать функции центральной нервной системы после травм ЦНС и при нейродегенеративных заболеваниях у человека.
«Публикация в Science — это хороший пример научного международного сотрудничества. Возможность работать и думать вместе позволяет подойти к решению проблемы шире, использовать мультидисциплинарный подход и достичь результатов мирового уровня, которые невозможно было бы получить в одной лаборатории. В Институте трансляционной биомедицины СПбГУ уже несколько лет ведутся работы как по поиску новых методов восстановления функций спинного и головного мозга, так и по разработке новых методов перепрограммирования и дифференцировки клеток. Уникальные генетические технологии, разработанные в рамках данной работы, придадут новый импульс этим направлениям и позволят специалистам института по-новому решать ключевые проблемы современной биомедицины», — считает директор Института трансляционной биомедицины СПбГУ, научный руководитель Клиники высоких медицинских технологий имени Н. И. Пирогова СПбГУ профессор Рауль Гайнетдинов.
Как восстановить связи между структурами мозга при психических расстройствах?
Наши исследования в области структурной и функциональной нейровизуализации показывают, что при разных психических расстройствах поражаются разные пучки волокон (белое вещество), например, при слуховых галлюцинациях аркуатные (дугообразные) связи между центрами Брока и Вернике, а в тяжелых случаях и крючковидная или унциатная связка волокон. Довольно часто при психических расстройствах мы фиксировали изменения со стороны цингулярной связки, проходящей по внутренней части височной доли. Возникает вопрос: как нам восстановить разрушенные связи мозга?
Серое и белое
«Серое вещество» — только один из двух типов мозговой ткани; другое «белое вещество» упоминается в литературе гораздо реже. Несмотря на то, что белое вещество составляет половину человеческого мозга, многими авторами оно не считается важным для познания или обучения вне контекста патологии. Однако, эта точка зрения постепенно меняется. Визуализация, клеточные и молекулярные исследования выявляют пластичность белого вещества с возможными последствиями для нормальной когнитивной функции и психических расстройств.
Из чего состоит белое вещество мозга?
Белое вещество, которое находится под корой серого вещества, состоит из миллионов пучков аксонов (нервных волокон), которые соединяют нейроны в различных областях мозга в функциональные цепи. Белый цвет обусловлен своего рода «электрической изоляцией» (миелин), покрывающей аксоны. Он образован не нейрональными клетками — олигодендроцитами, которые как бы обертываются до 150 слоев плотно сжатой клеточной мембраной вокруг аксонов, как «изолентой провод». Миелин необходим для высокоскоростной передачи электрических импульсов, и его повреждение может ухудшить проводимость и, как следствие, сенсорные, моторные и когнитивные функции.
Процесс миелинизации
Мозг человека продолжает подвергаться миелинизации, по крайней мере, до возраста третьего десятилетия, а лобные области коры головного мозга, которые реализуют исполнительные функции (планирование, прогнозирование, решение проблемных ситуаций) более высокого уровня миелинизируются последними.
Как восстановить волокна?
Процесс обучения включает изменения силы синапсов, связей между нейронами серого вещества. Но визуализация мозга человека с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) выявила структурные изменения в белом веществе после решения сложных задач. Замечено, что у взрослых испытуемых через 6 недель после обучения жонглированию наблюдалась повышенная структурная организация белого вещества в области мозга, важной для зрительно-моторного контроля. А в исследовании взрослых, обучающихся чтению, были увеличены объем, анатомическая организация и функциональная связь трактов белого вещества, соединяющих корковые области, важные для чтения. Неясно, влияют ли эти изменения в структуре белого вещества напрямую на функцию нейрона, изменяя передачу информации, необходимой для приобретения навыка. Однако наблюдения показывают, что освоение нового навыка связано с измененной структурой белого вещества в зрелом мозге. Таким образом разработка специальных когнитивных тренингов, направленных на восстановление тех или иных навыков по сути способных восстановить поврежденные связи (пучки волокон) белого вещества мозга при многих психических расстройствах.
Невролог рассказал, как можно восстановить нервные клетки
Ученые нашли способ восстановления нервных клеток. Как пишет «Доктор Питер», заведующий отделением реабилитации Центра рассеянного склероза Городской больницы № 31 Глеб Макшаков рассказал, как это происходит.
По данным американских ученых, у пациентов после инсультов, травм головного мозга и таких заболеваний, как рассеянный склероз, возможна регенерация нервных клеток с помощью двигательной нагрузки. Испытания проводились на мышах, у которых симптомы, вызванные разрушением миелиновых оболочек, окружающих нервные волокна, и самих нервов, отвечающих за передачу импульсов от мозга к органам и обратно, проходили навсегда.
Как отметил Макшаков, с людьми немного сложнее. Однако при физической нагрузке у пациентов с рассеянным склерозом мозг восстанавливается — функциональные исследования это давно уже показали.
«Почему это происходит, тоже уже понятно: физическая, в том числе аэробная активность, уменьшает уровень воспаления в голове, которое и действует разрушительно на нервную ткань — чем меньше воспаление, тем лучше себя чувствуют миелиновая оболочка и нейроны. А если человек ведет сидячий образ жизни, да еще курит, страдает диабетом, то воспаление у него выражено сильнее, — рассказал врач. — С функциональным восстановлением сложнее: головной мозг построен по, так сказать, сетевому признаку. Один нервный центр в большей или меньшей степени отвечает за конкретную функцию, например, за движение руки или ноги. Ему для работы нужны другие центры. Основной центр с ними связан в процессе освоения моторных (двигательных) навыков человека. То есть один участок коры связан с разными участками головного мозга. Когда человек, у которого эти структурные связи разрушены, проходит физическую реабилитацию, они восстанавливаются, поэтому он чувствует себя лучше. Но полностью симптомы могут уйти только у тех, у кого болезнь застали вовремя, когда у нейронных связей еще есть достаточный резерв».
Невролог добавил, что для достижения эффекта восстановления физическая активность должна подбираться в зависимости от степени утраты функций пациента.
«Если он молод, у него нет двигательных ограничений, то физическая активность должна быть, как у здорового человека. Аэробная — 10 тысяч шагов в день (быстрая ходьба, бег) — ежедневно. Интенсивная физическая нагрузка — 2-3 раза в неделю по 30-45 минут (чтобы не сильно утомляться): в зале, на спортплощадке, если сложно самому — с тренером. Возможны даже занятия с отягощением, силовые тренировки, если позволяет состояние. Организовать ее можно по-разному, допустим, после работы пройтись пешком или без лифта подняться по лестнице, завести собаку и гулять с ней. Если пациент инвалидизирован (больше 4 баллов по шкале EDSS), он мало ходит или прикован к инвалидному креслу, нужно, чтобы ему физическую активность порекомендовал квалифицированный специалист по реабилитации (физический терапевт, эрготерапевт или инструктор ЛФК). Это должны быть специальные адаптированные упражнения, которые пациент может выполнять дома», — отметил Макшаков.
Медик подчеркнул, что физическая нагрузка важна для любого человека, а для страдающего рассеянным склерозом особенно — если он не двигается, его состояние будет ухудшаться.
«Главное правило головного мозга: вы либо используете функцию, либо она у вас постепенно атрофируется», — добавил врач.
Травма спинного мозга
Травмирование и разрыв спинного мозга – это опасное состояние, которое требует незамедлительного лечения. Повреждения спинного мозга и позвоночника несут серьезные последствия для организма, различных его органов и систем. В Юсуповской больнице созданы все условия для восстановления нарушенных функций у пациентов, которые перенесли спинальную травму:
Восстановительные мероприятия после повреждения спинного мозга могут занимать большое количество времени, а иногда и всю жизнь. Длительность восстановительного периода будет зависеть от масштабов поражения тканей, а также общего состояния организма. Грамотно подобранный план реабилитации позволяет восстановить максимум нервно-двигательных функций и вернуть человека к полноценной жизни. В Юсуповской больнице план реабилитации травмы позвоночника составляют индивидуально, что дает возможность получать лучший результат лечения.
Причины
Повреждение спинного мозга может быть обусловлено врожденными аномалиями, всевозможными заболеваниями и травмами позвоночника. К последним относятся переломы, ушибы, сдавливания, вывихи, сотрясения, сопровождающиеся различной степенью повреждения целостности тканей. Травмы могут происходить в результате автокатастрофы, падения, получения перпендикулярного удара в область спины (пулевое, ножевое ранение, тупая травма).
Наиболее опасен разрыв спинного мозга. Он подлежит длительному лечению и восстановлению нарушенных функций. Однако необходимо быть готовым к тому, что при такой травме очень сложно полностью восстановиться, а в некоторых случаях возобновление работы некоторых органов и систем не представляется возможным. В такой ситуации психологи Юсуповской больницы помогают пациенту человеку адаптироваться к новым условиям жизни.
Симптомы
Признаки травмы спинного мозга обычно проявляются сразу и не вызывают сомнений при постановке диагноза. При повреждении спинного мозга возникают следующие симптомы:
Наиболее опасным считается повреждение спинного мозга в шейном отделе, поскольку в этом случае существует риск развития паралича всего тела. При данной травме нарушается работа головного мозга, возможна остановка дыхания.
Спазм мышц при разрыве спинного мозга
Симптомом повреждения спинного мозга может быть спастичность мышц. При этом состоянии наблюдается патологический тонус мускулатуры, который возрастает при напряжении и пассивном движении. Спастичность не позволяет контролировать мышцы, свободно двигаться, говорить.
Она характеризуется непроизвольным подергиванием мышц, что связано с нарушением нервной проводимости при травме спинного мозга. Однако наличие спастичности может говорить о том, что связь между мышцами и мозгом осталась. Таким образом, при разрыве спинного мозга спастичность – хороший признак, повышающий шансы на восстановление нормальной работы конечности.
Последствия
Перелом позвоночника с повреждением спинного мозга приводит к серьёзным последствиям для организма. Их выраженность будет зависеть от масштабов поражения тканей, своевременности и качества лечебных мероприятий. При незначительных травмах повреждаются периферические нервные клетки. Их работу могут взять на себя здоровые нейроны. В этом случае последствия будут незначительными.
При поражении более глубоких слоев спинного мозга последствия могут быть катастрофическими. У пациента может наступить летальный исход или он останется инвалидом. Головной мозг полностью утрачивает связь с телом ниже области повреждения спинного мозга, что приводит к полной потере чувствительности в этом участке и обездвиживанию.
После тяжелой травмы позвоночника человек испытывает шоковое состояние, которое вводит его в кому. Это защитная реакция организма на возникшее повреждение. Спинальный шок может продлиться от нескольких дней до нескольких недель. В это время все органы и системы (за исключением сердца и легких) не работают правильно, поэтому нельзя проверить рефлексы и определить полную картину повреждений. Мышцы за время коматозного состояния атрофируются, поэтому их тонус специалисты клиники реабилитации поддерживают массажем, гимнастическими упражнениями и электрическими импульсами.
К наиболее серьезным последствиям повреждения спинного мозга относятся:
Отдаленные последствия травмы спинного мозга могут проявиться при неполноценной реабилитации. Поэтому очень важно пройти полный курс лечения и выполнять профилактические мероприятия для поддержания работы организма.
Чем опасен разрыв спинного мозга
Разрыв спинного мозга – очень тяжелое состояние, приводящее к инвалидизации человека и угрожающее его жизни. При разрыве спинного мозга в участках тела ниже места разрыва нарушается связь с головным мозгом, они теряют свои функции.
Особенно тяжелое осложнение разрыва спинного мозга – спинальный шок. Длительность спинального шока нельзя спрогнозировать. Она может составлять несколько недель и месяцев. В это время необходимо поддерживать организм и выполнять мероприятия для профилактики атрофии мышц.
Разрыв спинного мозга несет прямую угрозу жизни человека. Если же наиболее тяжелый период удается пережить, человеку необходимо будет проходить длительный курс реабилитации для адаптации к жизни с инвалидностью.
Реабилитация при травме спинного мозга
Восстановление спинного мозга после травмы состоит из множества мероприятий. К реабилитации приступают как можно раньше. Реабилитационные мероприятия включают:
Массаж ног после травмы спинного мозга позволяет нормализовать ток крови и лимфы в нижних конечностях, восстановить нервную проводимость. Выполнение реабилитации должно постоянно контролироваться специалистами. Необходимо отслеживать реакцию организма на проводимую терапию и выполнять своевременные корректировки.
Травматическая болезнь спинного мозга
Учёные-медики выделяют следующие периоды травматической болезни спинного мозга (ТБСМ):
Большинство специалистов утверждает, что хирургические операции при травматической болезни позвоночника должны выполняться как можно быстрее. Оперативные вмешательства, выполненные больше, чем через трое суток после травмы, как правило, оказываются малоэффективными из-за того, что за этот период могут развиться необратимые изменения и их выполнение будет затруднено по ряду причин.
Любое хирургическое вмешательство, цель которого – декомпрессия спинного мозга, сопровождается ревизией спинного мозга с использованием оптического увеличения. Эта ревизия выявляет наличие внутримозговых гематом и подоболочечных кровоизлияний. Они сразу удаляются, иначе могут стать причиной образования кист и рубцов. Очень быстро образуются спайки, которые находятся между веществом спинного мозга, оболочками и нервными корешками. Это значительно усложняет операцию, так как требует применения сильного оптического увеличения и микроинструментов.
Хирургическое вмешательство невозможно при наличии травматического шока, сопутствующих повреждений внутренних органов, острой дыхательной недостаточности и ранних септических осложнениях болезни. При полном поражении спинного мозга основная цель лечении – улучшение сегментарных функций. Данный метод лечения имеет большие успехи в последнее время.
Реабилитация ТБСМ
В последнее время существует множество новых методов реабилитации. Наиболее перспективная и интересная – функциональная электрическая стимуляция. Её основная задача состоит в том, чтобы заставить работать парализованные мышцы, используя для этого специальные стимуляторы. Например, для нормализации работы мочевого пузыря, имплантируются крестцовые электростимуляторы, чтобы предотвратить недержание мочи и активизировать мочеиспускание. Для рук применяются наружные и внутренние стимуляторы и т. д. Большинство подобных устройств, как правило, соединяется с тренажерами, главное призвание которых состоит в предотвращении атрофии мышц.
При травматической болезни спинного мозга восстановление происходит очень медленно, поскольку из нервной цепочки «выключаются» отдельные звенья. «Включить» их является самой сложной задачей, которая считается выполнимой. Согласно исследованиям, иногда удается заставить работать и конечности, которые были парализованы на протяжении десятилетий, если пациента заставить ими работать.
В Юсуповской больнице широко используется методика обратной биологической связи. Она улучшает двигательные функции пострадавшего после травмы, а у пациентов с неполным повреждением спинного мозга может полностью восстановить возможность передвижения, даже если после травмы они не ходили. Комплексы тренировок разрабатываются индивидуально специалистами клиники реабилитации.
Врачи Юсуповской больницы составляют профессиональный курс реабилитации индивидуально для каждого пациента. В больницу можно обратиться как для основного лечения травмы позвоночника, так и в послеоперационном периоде. В Юсуповской больнице работают лучшие врачи Москвы – хирурги, травматологи, реабилитологи, физиотерапевты, которые назначают оптимальный план реабилитации, позволяющий достигать максимальных результатов. Записаться на прием к врачам, уточнить информацию о работе клиники реабилитации и задать любой интересующий вопрос можно по телефону Юсуповской больницы.
Важная победа над природой: как скоро можно будет чинить спинной мозг
В течение ближайшего десятилетия ожидается прорыв, который облегчит положение людей с ограниченными возможностями, а может даже полностью решит проблему восстановления нервных связей и возвращения подвижности парализованным конечностям.
Наши нервные клетки образуют сложные сети, которые непрерывно обмениваются информацией с мозгом. В свою очередь, спинной мозг является «магистральной линией» этой коммуникационной сети и к тому же берет на себя часть двигательных функций, управляет некоторыми процессами жизнедеятельности. 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.
Разорванные периферические нервные цепи способны регенерировать и вновь соединятся, хотя и в ограниченных пределах. Проще говоря, если пучок нервных волокон перерезать сверхтонким скальпелем, то нервные волокна довольно быстро прорастут навстречу друг другу и соединятся. Правда соединятся, скорее всего, не все клетки – не все «разлученные» аксоны найдут друг друга. Из-за этого пучок нервных волокон немного уменьшит свою пропускную способность, однако при небольшом порезе пальца вряд ли проявятся какие-либо побочные эффекты. Но спинной мозг выполняет намного более сложные функции, чем простые периферические нейронные пути, поэтому травма позвоночника приводит к тяжелым последствиям, например повреждение самых крупных двигательных нейронов приводит к параличу ниже места травмы.
Существуют перспективные технологии по «сплавлению» нейронов, например с помощью полиэтиленгликоля (PEG) или полисахарида хитозана. В ходе многочисленных лабораторных экспериментов, проводимых с 1999 года, эти вещества, введенные точно в место повреждения позвоночника, смогли частично восстановить функциональность спинного мозга. В частности в 2000 году был проведен эксперимент на свиньях, в ходе которого в спинной мозг животного спустя 8 часов после травмы ввели PEG. В результате удалось восстановить до 90% от изначальной проводимости спинного мозга и частично вернуть животным подвижность.
Проблема этих, казалось бы очень успешных, экспериментов в том, что в них позвоночник травмируется сверхострыми лезвиями, что радикально ускоряет процесс сращивания аксонов, особенно в присутствии PEG или стволовых клеток. В реальности травмы мозга обычно связанны с обширным повреждением нервной ткани позвоночника, с гибелью участков протяженностью в 0,5-1 см. Полностью соединить такой разрыв нервных путей ученые до сих пор не могут.
Казалось бы, при нынешнем уровне развития техники «перебросить» набор электрических импульсов от одного нервного пучка к другому не очень сложно. К сожалению, имплантация и присоединение электродов ко множеству нейронов спинного мозга еще долгое время будет фантастикой и гораздо перспективнее найти способ «заставить» организм самостоятельно излечить травму. 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. 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.
Успехи в этой области уже есть, и они весьма существенные. Американским ученым удалось восстановить у подопытных крыс контроль над мочевым пузырем, причем потеря контроля произошла в результате серьезной травмы позвоночника: полного перерезания позвоночного столба с массивной потерей нейронов.
С помощью двух десятков нервных волокон ученые соединили разорванный спинной мозг. На рисунке видны нервные волокна и тонкий металлический проводок, защищающий новое нервное соединение от обрыва
Ученые не ставили перед собой задачу полностью вернуть подопытным мышам подвижность – это было невозможно при такой серьезной травме. Вместо этого была проделана кропотливая работа по пересадке нервной ткани из груди крыс в место повреждения в позвоночнике. Спустя много месяцев нейроны, подпитанные специальными химическими веществами и факторами роста, смогли прорасти навстречу разорванным участкам спинного мозга и соединить его через огромный по медицинским меркам разрыв шириной более 5 мм. В итоге получилось тонкое, всего в примерно 20 нервных волокон, соединение, которое, конечно, не могло полностью восстановить функциональность спинного мозга.
Тем не менее, впоследствии, мыши восстановили некоторый контроль над потерянными функциями организма, в частности смогли контролировать мочевой пузырь. Потенциально, данная методика может помочь восстановить множество других функций, в частности 2 года назад с ее помощью у крыс с менее тяжелыми повреждениями мозга восстановили контроль над дыхательными мышцами. Возможно, в перспективе с помощью подобной технологии все же можно будет ремонтировать обширные повреждения спинного мозга и полностью восстанавливать его функциональность.
Также, в мае 2012 года ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны сообщили об открытии совершенно нового пути лечения травм позвоночника. Эксперименты на крысах показали, что в случае травмы нижняя часть позвоночника, отделенная от головного мозга, может взять на себя управление движением нижних конечностей. Это удивительно, ведь в нормальных условиях движениями тела управляет головной мозг. Тем не менее, оказывается, что и спинной мозг хранит «воспоминания» о том, какие сигналы нужно выдавать конечностям для ходьбы и бега.
В ходе экспериментов ученые вводили крысам химический раствор агонистов рецепторов моноаминов, который вызывает клеточный ответ путем связывания с рецепторами допамина, адреналина и серотонина в нейронах спинного мозга. Весь этот «коктейль» заменяет нейротрансмиттеры, присутствующие в здоровом спинном мозге и активизирует нейроны, контролирующие движения нижней части тела.
Изолированный участок поврежденного спинного мозга почти сразу «вспомнил», как надо управлять конечностями, и подопытная крыса смогла двигать ногами
Через 5-10 минут после инъекции ученые стимулировали спинной мозг подопытной крысы электрическим током через электроды, имплантированные в эпидуральное пространство. Данная стимуляция возбуждает химически активированные нейроны, в результате чего нижний участок поврежденного спинного мозга «думает», что он все еще подсоединен к головному мозгу. Разумеется, головной мозг при этом никаких сигналов не посылает, но изолированный участок спинного мозга начинает действовать «по старой памяти», позволяя ранее парализованным мышам двигаться. Преимущество данной технологии в том, что она работает при любой ширине разрыва спинного мозга и восстанавливает подвижность очень быстро. В настоящее время ученые исследуют возможность применения данной технологии для лечения людей.
Победа над природой
В случае с лечением травм позвоночника, человечество борется с жестокой «несправедливостью» природы. Наши периферические нервы (в мышцах, органах) пускай медленно, но могут восстанавливаться. Например отрезанный палец можно пришить, и он начнет восстанавливать чувствительность и подвижность по мере срастания периферических нервов.
Но нервы в головном мозге и спинном мозге такой возможностью почему-то не обладают. Если их серьезно повредить (ножом, пулей, сильным ударом и т.п.) и затем оставить в покое, нервные пути не будут восстанавливаться – человек станет инвалидом. Ученые пока не понимают, почему так происходит, возможно из-за чрезвычайной сложности спинного и головного мозга, но скорее всего из-за эволюционных «предубеждений». Дело в том, что живой организм в дикой природе все равно не сможет выжить в течение многих месяцев, а может и лет пока спинной или головной мозг восстанавливаются – парализованное животное просто не сможет добывать пищу или станет жертвой хищника. Но люди – разумные существа и не должны мириться с несправедливостью эволюции. Поэтому в ближайшие десятилетия наверняка появятся технологии, частично или полностью восстанавливающие даже тяжелые повреждения нервной системы.