Взять чашку кофе и поднести ее ко рту – это ежедневный ритуал, который большинство людей считает само собой разумеющимся. Тем не менее, для тех, кто перенес инсульт или травму спинного мозга, задача может оказаться невыполнимой – до сих пор.
Исследователи и врачи из Университета Кейс Вестерн Резерв и партнерских медицинских центров разрабатывают устройства, которые могут восстанавливать движения, такие как хватание, стояние и даже контроль над мочевым пузырем у некоторых пациентов. Устройства получают информацию от датчиков, имплантированных в мышцы, которые пациент может двигать, и указывают, какой тип движения пациент хотел бы выполнить.
Затем компьютер посылает электрические сигналы парализованным мышцам, инструктируя их сокращаться в нужный момент.
"Цель состоит в том, чтобы извлечь информацию из части нервной системы, которая работает, и использовать ее для управления частями, которые потеряли контроль," говорит исследователь Case Western Reserve П. Хантер Пекхэм, доктор философии.D., профессор кафедры биомедицинской инженерии.
Технология основана на естественных движениях, которые начинаются с электрических сигналов, производимых в головном или спинном мозге. Затем сигналы передаются через сотни тысяч нервных клеток, которые, как провода, проходят к каждому мышечному волокну в организме. Когда происходят травмы, они могут мешать этим сигналам. Например, травмы спинного мозга могут привести к параличу ниже места травмы. Точно так же инсульт может повредить части мозга, отвечающие за определенные движения, что препятствует передаче сигналов.
Однако исследователи обнаружили, что сигналы могут быть заменены небольшими электрическими токами, протекающими через электроды.
"Мускул говорит: «Я вижу информацию, которая говорит о сокращении.’Неважно, пришла ли информация от электродов, а не естественным путем по нервам," говорит Пекхэм.
Чтобы передавать электрические раздражители парализованным мышцам таким образом, чтобы имитировать собственную нервную систему организма, Пекхэм и его коллеги из Кливлендского центра функциональной электрической стимуляции разрабатывают небольшие компьютерные устройства, называемые нейропротезами.
Устройства не подходят для нервной системы.
"У нас есть только один или максимум два электрода стимуляции для каждой мышцы," объясняет Пекхэм. "В нормальной нервной системе сотни нервных клеток идут к любой мышце."
Тем не менее, нейропротезы помогли как минимум 300 пациентам восстановить некоторую независимость.
"Просто имея возможность делать заметки в школе или есть самостоятельно, эти вещи имеют огромное влияние на качество жизни," говорит Пекхэм.
И эти устройства могут когда-нибудь дать представление о том, как восстановить поврежденную нервную систему, а не только устранить ее симптомы.
"Причина, по которой травмы головного или спинного мозга настолько разрушительны, заключается в том, что нервные клетки и соединения, утраченные после травмы, не восстанавливаются полностью," говорит Пекхэм. "Но мы заметили, что электрическая стимуляция может помочь ускорить выздоровление."
Эта возможность, хотя и основана на анекдотических свидетельствах, заинтересовала невролога Case Western Reserve Роберта Миллера, доктора философии.D., кто планирует исследовать, как электрическая стимуляция может усилить врожденные механизмы восстановления организма.
"Если механизм будет понят, мы сможем найти способы улучшить его и использовать его у пациентов," говорит Миллер.
На данный момент, однако, перспективы восстановления нервной системы остаются далекими. Пекхэм и его коллеги сосредотачиваются на следующем шаге в области нейропротезов: получении одобрения U.S. Управление по контролю за продуктами и лекарствами.
"Наш главный приоритет – сделать их доступными для пациентов," он говорит. "Мы очень надеемся сделать это в ближайшие два-три года."
Источник: Case Western Reserve University (новости: в сети)