Протезы будущего: сделано в России

Изобретение российских ученых стало новым словом в мировой медицине. Последствия травм позвоночника теперь возможно преодолеть при помощи нового имплантата-стимулятора. При повреждениях спинного мозга устройство позволяет поддерживать его нейронные сети в активном состоянии и служит посредником между головным мозгом и периферией, благодаря чему сохраняются двигательные функции.

Повреждения позвоночника нередко приводят к полной или частичной утрате подвижности. Причина заключается в том, что при подобных травмах нарушаются или вовсе разрываются связи головного мозга с телом, проводящиеся через спинной мозг, перестает передаваться сигнал, не наступает активация двигательных нейронов. Так же, помимо связи спинномозговых нейронов с головным мозгом, важную роль играет целостность нейронных сетей в спинном мозге.

Опасность для пациента представляет и длительное бездействие нейронов спинного мозга. Если они долгое время остаются неактивными, происходит постепенная деградация, распад устойчивых связей, и восстановление их функций становится уже невозможным. Но если постоянно активировать работу нейронов, искусственно поддерживая спинной мозг в рабочем состоянии, то связи между нейронами, соединяющие их в сети, сохранятся.

В ходе экспериментов выяснилось, что спинной мозг способен функционировать самостоятельно, без помощи головного мозга, но с использованием химической и электрической стимуляции. Нейронные цепи могут запоминать комбинации действий, которые постоянно выполняют, и в дальнейшем справляются с ее выполнением сами, даже если процедура, на первый взгляд, представляет сложность.

Вопросами о том, как вернуть поврежденному спинному мозгу возможность функционировать, занимается группа исследователей лаборатории физиологии движений из петербургского Института физиологии имени И.П. Павлова РАН под руководством Павла Мусиенко. Аналогичными проблемами занимается и группа швейцарских ученых, активно сотрудничающих с нашими соотечественниками, а так же американские исследователи. Несмотря на явные успехи зарубежных коллег, именно нашим соотечественникам принадлежит авторство в создании изобретения, ставшего настоящим прорывом в этой области.

Имплантат с "российским паспортом"

Перед учеными стояла задача – добиться максимально действенного и в то же время безопасного воздействия на нейроны спинного мозга. И решить эту задачу помогло воплощение идеи Павла Мусиенко о создании особого протеза-имплантата, который располагался бы под твердой оболочкой спинного мозга - dura mater. Отсюда и его название – субдуральный, то есть, расположенный под данной оболочкой. Подобный имплантат имел бы более высокую степень взаимодействия со спинным мозгом и мог бы служить для местного введения инъекций, способствующих химической стимуляции нейронов.

Первая проблема, которая встала перед учеными, заключается в следующем: спинной мозг постоянно меняет свое положение при движении, а значит, имплантат должен быть подвижным и не причиняющим неудобств. Данный вопрос был решен при помощи так называемых мягких электродов. Швейцарские ученые создали полимерную основу для имплантата, для электродов использовали платину и силикон, а для «проводов» к электродам – золото. Изобретение получило название «Электронная dura mater».

Естественно, для проведения различных медицинских манипуляций, имплантат обязательно должен быть снабжен выходом наружу. Данный вопрос решился при помощи изобретения Павла Мусиенко, которое называется вертебральный ортоз, фиксирует позвонки в месте входа имплантата в позвоночный канал и напоминает, например, вход для кабеля в компьютере или любом другом устройстве. Благодаря данному решению, не повреждаются живые ткани и не ломается сам имплантат.

Российскими учеными Павлом Мусиенко, Натальей Павловой и Иваном Минеевым была проделана огромная и напряженная работа по совершенствованию устройства и методов его вживления. О результатах этой работы сообщается в статье в «Science», где исследователи подводят итоги своей деятельности и пишут об успехах в экспериментах с изобретением, которые проводились над крысами. Животные с травмой спины, благодаря имплантату, смогли вернуть способность передвигаться, побочные эффекты отсутствовали, воспаления и отторжения не последовало.

Главным плюсом нового изобретения является, безусловно, его многофункциональность: он помещается непосредственно на сам мозг, позволят влиять на конкретные группы нейронов при помощи химической стимуляции, используя меньшие дозы препарата, изучать взаимодействие нейронов.

Стоит отметить, что имплантат – это не конечный результат работы ученых в данном направлении, а лишь очередной, хотя и немаленький, шаг на пути к нему. Он может стать важной составляющей при разработке так называемого компьютерного интерфейса - устройства, которое позволяло бы расшифровать нейронные сигналы мозга, относящиеся к конкретной части тела, что даст человеку возможность регулировать все свои действия и жить полноценной жизнью даже при сильной травме спинного мозга.

Источник: Версия

http://dislife.ru/articles/view/35988#cut