Травма спинного мозку: чи може стимуляція мозку та нервів відновити рух?

резюме: Терапія нервової стимуляції показала багатообіцяючі результати в лікуванні травм спинного мозку на тваринних моделях. Дослідники сподіваються, що це лікування можна буде застосовувати у людей із ТСМ, щоб допомогти відновити рухливість кінцівок.

Джерело: Колумбійський університет

У 1999 році, коли Джейсон Кармел, доктор медичних наук, навчався на другому курсі медичної школи Колумбійського університету, його брат-близнюк отримав травму спинного мозку, яка паралізувала його від грудей донизу та обмежила можливість використання рук.

Того дня життя Джейсона Кармела також змінилося. Травма його брата зрештою призвела до того, що Кармел став невропатологом і нейробіологом з метою розробки нових методів лікування для відновлення рухів для паралізованих людей.

Тепер терапія нервової стимуляції, розроблена Кармелом із Колумбійського університету, є багатообіцяючою в дослідженнях на тваринах і може врешті-решт дозволити людям із травмами спинного мозку відновити функції своїх рук.

«Техніка стимуляції націлена на зв’язки нервової системи, які пережили травму, дозволяючи їй взяти на себе деякі з втрачених функцій», — каже Кармел, доктор медичних наук, невролог з Колумбійського університету та Нью-Йорка-Пресвітеріана.

Останніми роками деякі помітні дослідження електричної стимуляції спинного мозку дозволили невеликій кількості неповністю паралізованих людей знову почати стояти та робити кроки.

Підхід Кармела відрізняється тим, що він націлений на руку та кисть, а також тому, що він поєднує стимуляцію головного та спинного мозку з електричною стимуляцією мозку з подальшою стимуляцією спинного мозку.

«Коли два сигнали сходяться на рівні спинного мозку з інтервалом приблизно в 10 мілісекунд один від одного, ми отримуємо сильніший ефект», — каже він, і ця комбінація, здається, дозволяє іншим з’єднанням у спинному мозку взяти на себе контроль. “

У своєму останньому дослідженні Кармел випробував свою техніку — так звану асоціативну пластику спинного мозку (SCAP) — на мишах із помірними травмами спинного мозку. Через десять днів після зараження мишей рандомізували для отримання 30 хвилин SCAP протягом 10 днів або фіктивної стимуляції. Наприкінці періоду дослідження щури, які отримували SCAP, спрямований на їхні руки, значно краще справлялися з їжею порівняно з тими в контрольній групі та мали майже нормальні рефлекси.

«Поліпшення функцій і фізіології тривали протягом усього періоду вимірювання, аж до 50 днів», — каже Кармель.

Результати нещодавно були опубліковані в журналі мозок, припускають, що SCAP змушує синапси (зв’язки між нейронами) або самі нейрони постійно змінюватися. «Подвійні сигнали, по суті, імітують природну сенсорно-моторну інтеграцію, яка повинна об’єднатися, щоб виконати вмілий рух», — каже Кармель.

Від мишей до людей

Якщо та сама техніка спрацьовує з людьми з ушкодженнями спинного мозку, пацієнти зможуть відновити ще щось, що вони втратили під час травми: незалежність. Багато досліджень стимуляції спинного мозку зосереджені на ходьбі, але «якщо ви запитаєте людей із травмою шийного відділу спинного мозку, а це більшість, які рухи вони хотіли б відновити, вони скажуть, що функція рук і рук», — каже Кармел.

«Функція рук і рук дозволяє людям бути більш незалежними, наприклад пересуватися з ліжка на інвалідний візок або одягатися і годувати самостійно».

Зараз Кармел випробовує SCAP на пацієнтах із травмою спинного мозку в університетах Колумбії, Корнелла та VA Bronx Health Care System у рамках клінічного випробування, спонсорованого Національним інститутом неврологічних розладів та інсульту.

Стимуляція буде проводитися або під час хірургічного втручання за клінічними показаннями, або неінвазивно, використовуючи магнітну стимуляцію мозку та стимуляцію шкіри в передній і задній частині шиї. Обидва методи регулярно проводяться в клінічних умовах і відомі як безпечні.

Під час експерименту дослідники сподіваються дізнатися більше про те, як працює SCAP і як час і сила сигналів впливають на моторні реакції пальців і рук. Це заклало б основу для майбутніх випробувань, щоб перевірити здатність техніки істотно покращувати функцію кисті та руки.

Дивлячись далі, дослідники вважають, що цей підхід може бути використаний для покращення рухів і відчуття у пацієнтів з паралічем нижньої частини тіла.

Тим часом близнюк Джейсона Кармела на роботі, одружений і виховує власну двійню. «Його життя завершено, але я сподіваюся, що ми зможемо відновити більше функцій для нього та інших із подібними травмами», — каже Кармель.

Про це дослідження про травми спинного мозку

автор: прес-служба
Джерело: Колумбійський університет
Контакти: Прес-служба – Колумбійський університет
картина: Зображення знаходиться у відкритому доступі

Дивитися також

Оригінальний пошук: Закритий доступ.
“Асоціативна пластика спинного мозку покращує сенсорну функцію передніх кінцівок після травми шийного відділуАвтор: Аджай Пал та ін. мозок

Резюме

Асоціативна пластика спинного мозку покращує сенсорну функцію передніх кінцівок після травми шийного відділу

Асоціативна пластичність виникає, коли два стимули сходяться на загальній нейрональній мішені. Попередні спроби посилити асоціативну пластичність були націлені на кору головного мозку з модуляторними та проміжними ефектами. Крім того, цільові схеми виводяться, а не тестуються безпосередньо. Навпаки, ми намагалися зосередитися на сильній конвергенції між моторною та сенсорною системами в спинному мозку.

Ми розробили асоціативну пластичність спинного мозку, точно синхронізований зв’язок моторної кори та стимуляцію дорсального відділу спинного мозку, щоб націлити цю взаємодію. Ми перевірили гіпотезу, згідно з якою парна стимуляція в належний час зміцнить сенсомоторні зв’язки в спинному мозку та покращить відновлення після травми спинного мозку. Ми перевірили фізіологічні ефекти подвійної стимуляції, шляхи, які її опосередковують, і її функцію в доклінічному експерименті.

Підпорогова стимуляція спинного мозку, яка значно збільшувала моторну кору, викликала м’язові потенціали під час їх з’єднання, але лише тоді, коли вони синхронно досягали спинного мозку. Цей парний ефект стимулу залежить як від кортикального мотора, так і від пропріоцептивного спинного мозку; Селективна інактивація будь-якого з цих шляхів повністю скасовувала ефект парної стимуляції. Асоціативна пластичність спинного мозку, повторне спарювання цих шляхів протягом 5 або 30 хвилин у неспаних щурів підвищувало збудливість хребта протягом годин після закінчення спарювання.

Щоб застосувати асоціативну пластичність спинного мозку як лікування, ми оптимізували параметри для посилення надійних і тривалих ефектів. Цей ефект був таким же сильним у щурів із пошкодженням шийного відділу спинного мозку, як і у неушкоджених щурів, демонструючи, що зв’язки, врятовані після помірного ушкодження спинного мозку, були достатніми для підтримки пластичності. У сліпому експерименті миші отримали помірне ушкодження спинного мозку С4. Через десять днів після травми їм випадковим чином призначили 30-хвилинну асоціативну пластику спинного мозку щодня протягом 10 днів або стимуляцію плацебо.

Щури з асоціативною пластичністю спинного мозку мали значно покращену функцію за основним результатом, тестом на спритність під час маніпулювання їжею, через 50 днів після травми спинного мозку. Крім того, щури з асоціативною пластичністю спинного мозку мали незмінно сильніші відповіді на коркову та спінальну стимуляцію, ніж щури з фіктивною стимуляцією, що вказує на локус пластичності в хребті.

Після асоціативної пластики спинного мозку у щурів майже нормалізувалася модуляція Н-рефлексу. Групи не відрізнялися за шкалою гримас щурів, яка є мірою болю.

Ми робимо висновок, що асоціативна пластичність спинного мозку зміцнює сенсорні зв’язки всередині спинного мозку, що призводить до часткового відновлення рефлекторної модуляції та функції передніх кінцівок після помірної травми спинного мозку. Оскільки стимуляція як моторної кори, так і спинного мозку зазвичай проводиться у людей, цей підхід можна спробувати застосувати до людей із травмою спинного мозку або іншими розладами, які пошкоджують сенсомоторні зв’язки та погіршують спритність.