10 февраля 2022
С помощью имплантов и искусственного интеллекта швейцарские исследователи сумели вернуть способность передвигаться трем парализованным пациентам.
Электронные импланты впервые позволили людям, полностью парализованным из-за травмы спинного мозга, стоять, ходить и даже плавать и ездить на велосипеде.
Еще в 2018 году ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны и Университетской больницы Лозанны объявили, что им удалось восстановить подвижность ног пациентов с параличом нижних конечностей и частичными травмами позвоночника.
Теперь они улучшили технологию с помощью новых имплантатов и программного обеспечения на базе искусственного интеллекта, и смогли восстановить функцию туловища и ног у трех пациентов, чьи нижние конечности были полностью неподвижны. Исследование опубликовано в журнале Nature Medicine.
"Все трое пациентов смогли стоять, ходить, крутить педали, плавать и контролировать движения своего корпуса всего через день после активации имплантов, - говорит Грегуар Куртин, профессор политеха Лозанны и один из руководителей проекта. - Это возможно благодаря специальным программам стимуляции, которые мы написали для каждого вида деятельности".
Пациенты выбирают желаемую интенсивность того или иного вида движений на маленьком планшетном компьютере, который по беспроводной связи передает соответствующие инструкции кардиостимулятору в брюшной полости, а затем на ряд электродов, вживленных в нижнюю часть спинного мозга, ниже места повреждения. Они стимулируют нервные клетки, чтобы инициировать движение в мышцах.
Один из пациентов, Мишель Роккати, четыре года назад был парализован, разбившись на мотоцикле.
У здорового человека нервы в спинном мозге посылают сигналы от головного мозга к мышцам ног. В случае с Роккати никакие сигналы до ног просто не доходят, потому что его спинной мозг полностью перерезан. Но имплант посылает сигналы прямо в ноги, позволяя ему ходить, но только когда имплант включен.
"Первые несколько шагов были невероятными - мечта сбылась", - рассказал Роккати о своем опыте использования имплантов перед публикацией исследования.
Интенсивные тренировки в течение нескольких месяцев укрепили мышцы, истощенные годами бездействия, и приучили мозг стоять и двигаться. "Я поставил перед собой несколько целей, - сказал Роккати. - Например, теперь я могу подниматься и спускаться по лестнице и надеюсь, что к весне смогу пройти один километр [с ходунками]".
Первых успехов, о которых ученые сообщили в 2018 году, удалось достичь с помощью перепрофилированных электродов, изначально предназначенных для обезболивания.
В новом исследовании врачи использовали электроды, продетые вдоль спинного мозга непосредственно под позвонками, которые команда разработала специально ля этой цели в сотрудничестве с медицинской технологической компанией Onward, базирующейся в Нидерландах и Швейцарии.
"Нам удалось создать более длинные и широкие импланты с электродами, расположенными таким образом, чтобы они точно соответствовали корешкам спинномозговых нервов, - рассказала Джоселин Блох, нейрохирург, которая их вживляла. - Это дает нам точный контроль над нейронами, управляющими определенными мышцами".
Теперь Блох и Куртин занимаются дальнейшим совершенствованием технологии, миниатюризацией некоторых компонентов и упрощением использования системы парализованными пациентами. Однако ученые предупреждают, что к широкому применению их технология пока не готова: по их словам, пройдет еще несколько лет, прежде чем она пройдет клинические испытания и станет обычным методом лечения параплегии.
"Это не панацея от травм спинного мозга, - говорит Куртин. - Но это важный шаг к улучшению качества жизни пациентов. Мы собираемся расширить возможности людей, позволить им стоять, пройти несколько шагов. Этого, конечно, недостаточно, но все же это прогресс".
Полное излечение потребует регенерации спинного мозга, возможно, с помощью терапии стволовыми клетками. Эти исследования пока находятся на очень ранней стадии. Профессор Куртин считает, что импланты можно использовать в сочетании с процедурами регенерации нервов, как только они будут разработаны и испытаны.
Все шесть добровольцев, принимавших участие в двух исследованиях, были парализованы несколькими годами ранее. Исследователи также собираются попробовать новые импланты на людях, получивших травмы позвоночника совсем недавно: они могут лучше реагировать на электронные стимулы, потому что их нервы и мышцы менее атрофированы.
На данный момент девять человек получили импланты и восстановили способность ходить. Никто из них не пользуется ими, чтобы помочь себе передвигаться в повседневной жизни - на данном этапе это слишком сложно. Вместо этого они включают импланты для занятий ходьбой, которая тренирует мышцы, улучшает здоровье и часто немного восстанавливает подвижность.
Однако Дэвид М'зи, получивший первые импланты в рамках исследования 2018 года, сообщил, что его здоровье улучшилось до такой степени, что теперь он занимается кайтсерфингом на швейцарских озерах и стал отцом.
Источник: bbc.com
