Исследователи разработали и внедрили «мозго-спинномозговой интерфейс» (BSI), который образует неврологическую связь с использованием беспроводного цифрового моста между спинным мозгом и головным мозгом человека. Первых испытателей компания отберет из числа пациентов с параличом из-за травмы шейного отдела спинного мозга или бокового амиотрофического склероза, говорится в сообщении Neuralink. Создан препарат со стволовыми клетками для лечения спинного мозга. MedAboutMe Новости. Целью исследователей было заставить расти в нужном направлении аксоны – отростки нервных клеток, которые и составляют спинной мозг.
Регенерация нейронов: ученые вернули ходьбу мышам, парализованным после травмы
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. 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.
Сейчас, после операции его состояние улучшилось, вернулось качество жизни.
Напомним, ранее мы писали о том, что врачи инновационного отделения ВКО Специализированного медицинского центра выполнили уникальную операцию на спинном мозге установив пациентке 47 лет нейростимулятор в спинной мозг, которую на протяжении многих лет мучили нестерпимые боли. Нейростимулятор помог ей от них избавиться. До его установки она перенесла несколько сложных операций. В рамках мастер-класса были выполнены также несколько видов высокотехнологичных вмешательств, к примеру, пациентке с угрозой ишемического инсульта было выполнено экстра интро краниальное шунтирование. Суть операции заключается в создании альтернативного пути тока крови в обход пораженного участка сосудистого русла.
Нейроимплант располагается между костью, то есть жесткой тканью, и спинным мозгом — мягкой тканью, и вся эта конструкция находится еще и в движении, именно поэтому материал, из которого изготавливается нейроимплант, должен быть максимально похож на ткань нервной системы. Импланты, которые используются в медицинской практике, сейчас относительно жесткие, что со временем может привести к компрессии нервных тканей и повреждению самого импланта. 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.
Установкой «цифрового беспроводного моста»: в череп мужчины внедрили датчики с собственным массивом электродов.
Блок управления получил внешнее беспроводное питание на частоте в 13,56 МГц, считанная мозговая активность транслировалась антенной на частоте в 405 МГц. Впрочем, без дешифратора не обошлось — его мужчине пришлось носить с собой. Алгоритм научили распознавать активность головного мозга и в ответ на команды совершать действия.
Впервые в мире: ученые Университета «Сириус» разработали мягкий нейроимплант спинного мозга
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. Если делить опухоли по происхождению, их можно отнести к двум группам: первичные — это ткань опухоли, которая развилась из клеток самого спинного мозга, его корешков или оболочек; вторичные — это опухоли иной локализации, поражающие спинной мозг в том числе — метастатические. По расположению опухоли можно разделить их на несколько групп: экстрадуральная опухоль — очаг над областью твердой мозговой оболочки; интрадуральная — опухоль под твердой оболочкой; интрамедуллярная — растет внутри спинного мозга, происходя из его клеток.
Опухоли могут располагаться сзади от спинного мозга, спереди, по бокам, поражая шейный или грудной, поясничный или крестцовый отделы. По происхождению и типу клеток классификация очень большая, опухоли определяют по данным биопсии.
Особенно интересен механизм действия интегринов. Эти молекулы действуют, связываясь с другими белками в организме. Такое связывание создает благоприятные условия для восстановления и регенерации поврежденной нервной ткани.
Другими словами, они создают благоприятную среду для восстановления связей между нейронами, что позволяет восстановить коммуникацию между нервными клетками. Научный прорыв, ставший возможным благодаря инновационной методологии Исследовательская группа Калифорнийского университета под руководством доктора Майкла Софрониева применила инновационный подход к решению проблемы регенерации нейронов, основанный на использовании интегринов. В контексте исследований спинного мозга было установлено, что интегрины являются ключевыми игроками в стимулировании роста аксонов. При их повреждении, как это происходит при травме спинного мозга, связь между нервами прерывается, что приводит к потере функциональности. Группа специалистов Калифорнийского университета решила использовать интегрины для стимулирования роста поврежденных аксонов.
Сначала они использовали передовой генетический анализ для выявления групп нервных клеток, способных улучшить ходьбу после частичного повреждения спинного мозга.
В будущем она может помочь людям, прикованным к кровати или коляске. О разработке: При создании имплантов ученые использовали жировые клетки, взятые из живота.
Их отделили от внеклеточного матрикса, а затем вернули в состояние, напоминающее эмбриональные стволовые клетки. После этого они сымитировали развитие спинного мозга в пробирке.
Анализ медицинской статистики штата Колорадо показал, что только 1 из 7 полностью парализованных после травмы пациентов смог добиться значительной степени восстановления движения. Для тех, кто сразу после травмы сохранил хотя бы слабую способность к движению конечностей, эта пропорция значительно выше: 3 из 4 таких пациентов добиваются существенных улучшений.
Что касается тех, кто ощущал только легкое прикосновение, ходить сможет примерно 1 из 8 таких пострадавших. Как правило, если мышцы становятся способны функционировать лишь через несколько недель, это с большей вероятностью будут мышцы рук, а не ног. Сколько длится тот период, в который можно надеяться на существенное улучшение, будь то пациент с неполным или полным повреждением спинного мозга? Как долго можно жить надеждой?
На этот вопрос нет однозначного ответа. Понятно, что после двух или трех лет паралича, шансы на то, что мышцы заработают без посторонней помощи, практически ничтожны. Что же касается месяца, двух, полугода после травмы — прогноз сделать сложнее, однако есть два правила, которые помогут сориентироваться: — Если есть постоянные улучшения, если все новые мышцы постепенно восстанавливают функцию, значит, высок шанс дальнейшего значительного прогресса. Что ж, эти факты внушают умеренный оптимизм даже тем, кто пострадал от обширного поражения спинного мозга.
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.
Починить спинной мозг: новые терапии на грани фантастики
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. Зеленова подчеркнула, что сейчас не существует терапии поврежденного спинного мозга.
Так, например, при сердечно-сосудистых заболеваниях отмечается дефицит калия, магния, фосфора, цинка, меди и селена на фоне повышенных показателей натрия, свинца, ртути, кадмия и мышьяка. При сахарном диабете 2 типа наблюдается недостаток калия, магния, цинка, марганца, хрома и ванадия, который нередко сочетается с избытком ртути, селена и мышьяка.
При аутизме у детей доминирует дефицит йода, кобальта, селена, марганца, цинка, хрома и магния. А болезни опорно-двигательного аппарата сопровождаются нарушением фосфорно-кальциевого обмена, недостатком меди, марганца, бора и кремния при повышенном содержании алюминия, стронция, свинца и кадмия. По словам профессора Скального, исследования, проведенные в Сеченовском Университете, также показали, что дефицит некоторых жизненно важных химических элементов объединяет и онкологические заболевания. Например, рак почки, легкого и колоректальный рак.
Цифровой мост позволил ему восстановить естественный контроль над движением его парализованных ног, что позволяет ему стоять, ходить и даже подниматься по лестнице. Эти устройства, разработанные CEA, позволяют декодировать электрические сигналы.
Восстановление неврологических функций Реабилитация, поддерживаемая цифровым мостом, позволила Герту-Яну Gert-Jan восстановить неврологические функции, утраченные после аварии.
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. По мнению исследователей, это хороший признак того, что по крайней мере некоторые из его нейронов реорганизовались для восстановления связи. 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.
Спинной мозг. Секреты наружного строения
Главная» Новости» Спинной мозг новости восстановления. Новости науки и техники/. Медновости. Гипотезы и открытия. Ученых заинтересовал спинной мозг в контексте проблем с памятью после COVID-19. Спинной мозг новости восстановления. Однако оказалось, что в выражении «думать спинным мозгом» есть рациональное зерно, что является хорошей новостью для людей с травмами этого органа. Основные функции спинного мозга – это управление простыми двигательными рефлексами.
Ученые КФУ разработали новый метод восстановления спинного мозга
После нанесения этим подопытным мышам травм с повреждением спинного мозга в их эпендимальных клетках включалась программа превращения в олигодендроциты, которые затем мигрировали в места демиелинизации аксонов и ремиелинизировали их. Новости Казахстана. Вести с полей: спинной мозг и движение. Читайте самые интересные и обсуждаемые посты по теме Спинной мозг. Новости окружающая среда Спинной мозг беспроводным способом подкл.
Интегрины — архитекторы регенерации нейронов
- Причины опухоли спинного мозга у взрослых
- Спинной мозг подсоединили к головному и вернули человеку с травмой позвоночника подвижность
- Спинной мозг — все самое интересное на ПостНауке
- Важная победа над природой: как скоро можно будет чинить спинной мозг
- ФГБНУ «Аналитический центр» - 29 мая 2023 г. - EPFL: встать на ноги после травмы спинного мозга
- Спинной мозг
Спинной мозг подсоединили к головному и вернули человеку с травмой позвоночника подвижность
Одна из задач Десятилетия — рассказать, какими научными именами и достижениями может гордиться наша страна. В течение всего Десятилетия при поддержке государства будут проходить просветительские мероприятия с участием ведущих деятелей науки, запускаться образовательные платформы, конкурсы для всех желающих и многое другое.
При заболеваниях и травмах нервной системы ученые научились восстанавливать утраченные функции с применением нейроимплантов, состоящих из наборов электродов. Электроды устанавливают так, чтобы они воздействовали током на нервные волокна в головном или спинном мозге в нужных участках — там, где что-то нарушено из-за болезни или где можно воздействовать на какую-либо зону и за счет ее активности решить проблему. Такой имплант берет на себя функции поврежденных нейронных структур и генерирует последовательность импульсов в соответствии с биологическим паттерном движения.
Однако все еще остается нерешенной одна из главных задач — разработка интерфейсов электродов с оптимальными механическими, электрическими и биологическими свойствами. Нейроимплант располагается между костью, то есть жесткой тканью, и спинным мозгом — мягкой тканью, и вся эта конструкция находится еще и в движении, именно поэтому материал, из которого изготавливается нейроимплант, должен быть максимально похож на ткань нервной системы.
Несколько лет назад пациент уже участвовал в клиническом испытании: это была пятимесячная программа нейрореабилитации, основанная на все той же эпидуральной стимуляции спинного мозга. Тогда стимуляция помогла ему снова начать ходить — с помощью ходунков с колесом. Также удалось восстановить частичную подвижность без стимуляции.
Еще три года мужчина применял стимуляцию дома, но ходить он мог только по плоским поверхностям, и ему было трудно останавливаться и снова начинать движение. Подниматься и спускаться по пандусам или лестницам он не мог. Тогда он решил поучаствовать в новом исследовании. Сначала ученые выяснили, какие именно области коры мозга пациента больше всего вовлечены в попытки двигать ногами — это нужно было, чтобы понять, где размещать имплантаты, которые будут считывать сигналы. Имплантаты — это 2 титановых круглых корпуса диаметром 5 сантиметров, внутри которых сетка из 64 электродов.
Врачи встроили их в череп пациента, присоединив электроды к твердой мозговой оболочке левого и правого полушария. Записанные сигналы мозга ловила антенна на внешней гарнитуре ее пациент носил в рюкзаке за спиной и передавала их в режиме реального времени на процессор — тот на основе этих сигналов прогнозировал двигательные намерения. Затем эти двигательные намерения преобразовывались в новые сигналы, которые обрабатывал тот же процессор.
Ученые выяснили, что сочетание нейромодуляции с новым препаратом существенно увеличивает эффективность восстановления функции ходьбы. Мы как раз устраняем этот воспалительный эффект или снижаем его существенно", - сказал Белоусов. Он добавил, что таких серийных препаратов с использованием стволовых клеток нет, но несколько похожих находятся на этапе клинических исследований, в том числе в Израиле. Представить на рынке российский препарат могут уже в 2025 году.
Впервые в мире: ученые Университета «Сириус» разработали мягкий нейроимплант спинного мозга
В большинстве случаев инсульт спинного мозга бывает спровоцирован нарушениями работы сосудов, а не самого позвоночника. Эти детали могут быть полезны для понимания принципов регенерации поврежденных аксонов спинного мозга", — рассказывает Роман Борисюк из Института математических проблем биологии РАН, чьи слова приводит пресс-служба заведения. Вести с полей: спинной мозг и движение.