Нейроинтерфейс, соединяющий спинной и головной мозг, позволил пациенту с повреждением спинного мозга лучше ходить — сначала со стимуляцией, а потом и без нее. Читайте самые интересные и обсуждаемые посты по теме Спинной мозг. спинного мозга выделяют полный поперечный и парциальный поперечный миелит, а на основании протяженности патологических изменений — продольно распространенный поперечный и продольно ограниченный поперечный миелит [3].
Парализованный мужчина начал ходить с помощью "моста" между головой и спинным мозгом
Израильские ученые разработали имплант спинного мозга из человеческих клеток для парализованных мышей. Создан препарат со стволовыми клетками для лечения спинного мозга. – Опухоли спинного мозга, – говорит врач-онколог Александр Серяков, – это патологические новообразования злокачественной и доброкачественной природы, которые локализуются в области спинного мозга. MedAboutMe Новости. Целью исследователей было заставить расти в нужном направлении аксоны – отростки нервных клеток, которые и составляют спинной мозг.
Ученые создали имплант спинного мозга — он вылечил 80 процентов случаев хронического паралича мышей
Зеленова подчеркнула, что сейчас не существует терапии поврежденного спинного мозга. Однако у их наноструктур есть большое будущее. Разработка уже доказала свою эффективность на клеточных культурах. Сейчас начались испытания на животных.
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. Ключевым моментом во всей этой системе являются ряд алгоритмов искусственного интеллекта, способных адаптироваться и обучаться. Пациент обучает модель, чтобы она могла расшифровывать, какие именно сигналы мозга соответствуют тем или иным движениям, и на удивление этот процесс происходит очень быстро.
Впоследствии они были пересажены мышам, которые потеряли возможность пользоваться левой задней лапой из-за частичного разрыва спинного мозга. В одной группе, которая совсем недавно получила травму, имплантат успешно устранил разрыв в спинном мозге, что позволило 100 процентам мышей полностью восстановить работу задней лапы после процесса реабилитации. В другой группе, которая была травмирована шестью неделями ранее, процент успеха составил около 80 процентов - в этом случае перед установкой имплантата пришлось удалить рубцовую ткань, образовавшуюся в месте травмы. У пациента извлекается ткань сальника. Затем отделяются клетки и ЭЦМ. Затем iPSCs заключаются в гидрогель на базе сальниковой сумки, чтобы создать имплантаты стволовых клеток. Имплантаты подвергаются 30-дневному процессу дифференцировки, который имитирует эмбриональное развитие СК. Полученные имплантаты нейронов СК, являются полностью аутологичными, и могут быть имплантированы пациенту.
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, связанными с работой скелетных мышц, некоторыми вегетативными рефлексами, такими как сосудодвигательные и дыхательные, и др. При этом давно предполагалось, что спинной мозг активно участвует в обучении двигательным навыкам: об этом свидетельствовали данные, что двигательную активность, курируемую спинным мозгом, можно менять без помощи головного мозга. Яркое доказательство — результаты экспериментов на насекомых с удаленной головой, в которых их ноги «обучали» избегать неприятного внешнего воздействия. Эти опыты говорят о важности для обучения не только центральной, но и периферической нервной системы. Но как это происходит на уровне клеток и нейронных связей, оставалось непонятным. Сейчас исследователи из Японии и Бельгии разработали похожую экспериментальную схему, где подопытными были уже не насекомые, а млекопитающие — лабораторные мыши.
Регенерация нейронов: ученые вернули ходьбу мышам, парализованным после травмы
Эту гипотезу поддержали и данные, полученные учеными — в клиническом испытании терапии нейронная активность в поясничных сегментах спинного мозга падала, а не возрастала. Это позволило предположить, что восстановлением активности после паралича занимается другая группа нейронов, которая не выполняет рутинную двигательную функцию. Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи создали мышиную модель травмы спинного мозга, а также и терапевтическую систему стимуляции и механической поддержки веса тела при ходьбе. Чтобы исследовать, как нейроны мышей реагируют на терапию, ученые создали целый атлас клеток, основанный на экспрессии их генов и расположении в спинном мозге. Для этого биологи использовали секвенирование РНК в каждом из ядер клеток отдельно snRNA-seq и нанесли результаты секвенирования на проекцию спинного мозга. Так удалось выделить 36 субпопуляций, основанных на работе маркерных генов. Чтобы выделить ту субпопуляцию, которую исследователи искали принимающую участие в реабилитации , биологи использовали метод приоритезации. Алгоритм машинного обучения Augur выделил в построенном атласе те нейроны, экспрессия которых больше всего менялась при реабилитации.
В первую очередь, речь идет о дефиците цинка и селена, обладающих противовирусной активностью и защищающих организм от воспаления и окислительного стресса.
Кроме того, у пациентов с этими заболеваниями нередко наблюдается избыток таких токсических элементов, как мышьяк, кадмий, свинец, таллий, алюминий и бериллий. Первые подтверждения перспективности такого подхода получены при анализе образцов сыворотки крови пациентов из биобанка Научно-технологического парка биомедицины Сеченовского Университета». Для оценки рисков возникновения заболевания необходимо ввести в разработанную компьютерную программу результаты анализа элементного профиля по заданным параметрам. Анализ проводится с помощью масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. После ввода показателей анализа система, основанная на статистических моделях, просчитывает риск наличия патологического процесса и предоставляет результат.
Были изучены молекулярные, поведенческие и анатомические аспекты. В настоящее время технология продолжает развиваться в компании Matricelf. Впервые в мире исследователи из Центра регенеративной биотехнологии Sagol при Тель-Авивском университете создали трехмерные ткани спинного мозга человека и имплантировали их в лабораторную модель с длительным хроническим параличом. Теперь исследователи готовятся к следующему этапу исследования: клиническим испытаниям на пациентах.
Они надеются, что в течение нескольких лет сконструированные ткани будут имплантироваться парализованным людям, что позволит им снова вставать и ходить. Статья об этом исследовании была недавно опубликована в журнале Advanced Science. Источники:Тель-Авивский университет.
Если идею ученых одобрят для использования на людях, то каждый пациент будет получать имплант, выращенный из его собственных клеток. Это позволит обойтись без подавления иммунитета человека при пересадке и поможет импланту прижиться без отторжения. Следить за событиями удобно в нашем новостном телеграм-канале.
Ученые создали имплант спинного мозга — он вылечил 80 процентов случаев хронического паралича мышей
Шейные позвонки зажали спинной мозг. Исследователи из Калифорнийского университета (University of California) опубликовали результаты своих экспериментов — им удалось восстановить целостность спинного мозга крыс с помощью нейронов, полученных из стволовых клеток. Работа лишь одной субпопуляции нейронов спинного мозга помогла пациентам с параличом снова двигаться. Для терапии травм спинного мозга авторы статьи, использовали электростимуляцию клеток поясничного отдела.
В России проведена операция по установке нейростимулятора в спинной мозг
Им удалось реактивировать нервные клетки спинного мозга мышей при помощи генов, упакованных в безвредные вирусы с целью доставки их к месту назначения. В качестве «хлебных крошек» ученые использовали хемоаттрактанты — химические вещества, привлекающие растущие аксоны и направляющие тем самым их рост. Результаты полностью оправдали ожидания ученых. Аксоны прорастали сквозь рубцовую ткань. В значительной части случаев по другую сторону разрыва были зафиксированы новые нейронные связи.
Проявляется дегенеративными изменениями хрящевой ткани, компрессией нервных структур и спинного мозга. Поперечный миелит — воспаление спинномозгового вещества, которое ограничивает чувствительность и двигательные функции. Возникает из-за сдавливания нервных корешков межпозвонковыми грыжами. Проявляется нарушением глубоких рефлексов, чувствительности, болевым синдромом, неврологическими расстройствами. Врачи Нейрохирургического центра им.
Тиглиева «Новые технологии» лечат следующие заболевания спинного мозга в неврологии: Злокачественные и доброкачественные опухоли: липома, глиома, эпиндимома, менингиома, невринома, фибролипома, менингиома, экстрамедуллярное, интрамедуллярное новообразование. Гидромиелия: центральный спинномозговой канал расширен, возникает болезненность, нарушение двигательной функции, чувствительности. Возникает из-за болезней позвоночника, травм, аномалий краниоцервикального перехода. Стеноз позвоночного канала: дегенеративные изменения, вызванные сужение канала в области поясницы. Передавливает нервные структуры, что вызывает боли в спине, ногах во время нагрузок на нижние конечности и при ходьбе. Сосудистые болезни: Фистулы сосудов: соустье между спинномозговыми артериями и сегментарной веной, из-за чего в венозную систему спинного мозга поступает большее количество крови, повышается венозное давление. Возникают парезы и параличи верхних и нижних конечностей, нарушается работа мочевого пузыря, кишечника, искажается чувствительность. Артериовенозная мальформация — врожденное сосудистое заболевание, которое ведет к аневризмам, хронической недостаточности кровообращения. Сосудистые стенки выпячиваются, сдавливают нервные структуры, спинной мозг, вызывают кровоизлияние, ишемию.
Сосуды спинного мозга Пороки развития: Диастематомиелия — наследственное заболевание спинного мозга, при котором продольная перегородка расщепляет спинной мозг на две части, содержащих центральный канал.
Подробнее мы рассказывали в предыдущей статье. Если коротко, мозг не контактирует с реальностью напрямую. Он создаёт абстрактную схему тела, которая выступает прокси-моделью организма. Чем активнее мы пользуемся тем или иным органом, тем ярче будут выражены соответствующие нейронные поля в коре. Классификатор на основе НММ выполняет важную работу. Он оценивает вероятность активации конечности под конкретное движение. Гипотеза цепей Маркова выступает математическим аппаратом, благодаря которому возможно просчитывать непрерывные и динамические движения. Каждое новое состояние будет проистекать из предыдущего с внесением правок от коры головного мозга.
Разумеется, это вполне возможно предсказать средствами современной математики. Классификатор НММ учитывает вероятность выброса и перехода нескольких переменных. К ним относится бедро, колено и лодыжка по отдельности, вместе или во всех возможных комбинациях плюс состояние покоя. Здесь модель немного упрощена, ведь человек не может одновременно шагать правой и левой ногой. Калибровка декодера осуществляется в режиме онлайн, базируясь на прошлых состояниях массива данных. Модель, контролирующая сгибание бедренных суставов во время ходьбы, самообучалась гарантированно предсказывать статус нижних конечностей после 30 повторений стереотипного движения. Но даже этого мало. Чтобы эффективно выполнить движение, имплантат должен непрерывно держать контакт со скелетной мускулатурой. При спинальной травме головной мозг не получает сигналов от органов-исполнителей.
Эта работа ложится на бионику. Электрическую активность считывают методом электромиографии со множества мышц нижней конечности. Биполярные электроды Delsys Trygno устанавливают на подвздошно-поясничную, прямую, полусухожильную, латеральную широкую, переднюю большеберцовую и прочие мышцы ноги. Каждую пару электродов ставили на брюшко мышцы, ориентировав продольно по ходу волокон. Компьютер регистрирует непрерывные ЭМГ-сигналы на частоте 2 кГц с полосовой фильтрацией в диапазоне 20-450 Гц. Ещё одна пара электромиографических электродов стала над позвоночником между грудным и поясничным отделом. Она отсекает артефакты стимуляции, позволяя процессору работать с чистым сигналом. Нейротехнологии в обычной жизни Используя спинномозговой интерфейс, участник эксперимента смог стоять и ходить. Разумеется, этот факт открыл дорогу к использованию нейроимплантатов не только в условиях лаборатории, но и дома.
Интегрированная система состоит из умных «ходунков». На них расположен ноутбук, соединённый через USB с базовой станцией. От неё запитаны все имплантаты. Коннектор в гарнитуре интегрирован с антеннами, упомянутыми в предыдущих абзацах. Человек общается с аппаратно-программной частью устройства с помощью адаптивного тактильного интерфейса. Время динамической калибровки занимает менее 5 минут с минимальным вмешательством человека. Запуск алгоритмов, калибровка и локальное изменение двигательной модели происходит средствами программной оболочки. ПО приняло на себя самую тяжелую работу, позволив пациенту не отвлекаться от самой важной задачи: реабилитации. В нашем случае пациент смог покинуть кресло-каталку и одолеть лестницу, не приспособленную для людей с ограниченными возможностями.
Физические принципы, направленные на восстановление иннервации у спинальных пациентов, доказали свою эффективность у двух групп людей. К первой относятся пациенты с неполным сенсомоторным блоком. У них изначально были проводящие пути и нормальная скелетная мускулатура, но эффективной передаче импульса препятствовал локус травмы. В этом случае цифровой мост облегчал прохождение электрохимического сигнала. Со второй группой ситуация немного сложнее. Это люди с полным сенсомоторным блоком. У них полностью разрушен канал передачи данных между головным и спинным мозгом. Авторы оригинального исследования приводят данные, что с помощью цифрового моста им удалось добиться уверенного хождения у трёх добровольцев с полным сенсомоторным блоком. Судя по всему, они перенесли травму относительно недавно, раз их спинной мозг ещё помнил, как правильно иннервировать ноги.
На данный момент можно выделить три основных ограничения в применении и массовом внедрении нейроимплантатов. Мы не будем останавливаться на экономических составляющих вроде стоимости оборудования и производства, технологической базы государства, наличия профильных специалистов и платёжеспособности клиента. Эти аспекты понятны и так. Параметры стимуляции должны быть точно подогнаны под целевую мускулатуру и выполнение конкретной задачи. Начало стимуляции должно идеально совпадать с возникновением электрической активности в сенсомоторной коре головного мозга, которое мы считаем намерением к движению. В конце концов, без верной модуляции будет невозможно подобрать нужную амплитуду сигналов. По идее, спинномозговой интерфейс обходит все три ограничения. Его преимущество в том, что «родные» пути нервной системы и протезные тропинки сходятся на одних и тех же нейронах, которые сами ждут команды к действию. В ответ на работу нейроимплантатов начинается реорганизация нейронных сетей.
Организм старается максимально привыкнуть к новым сигналам и учится давать на них адекватный ответ. В статье от «Nature» можно увидеть сведения о том, что некоторые пациенты с тотальной плегией научились поднимать ногу в бедре. Это уже прогресс, ведь такой человек, ранее прикованный к инвалидному креслу, теперь способен ходить на костылях. Эксперты выделяют ряд путей для дальнейшего совершенствования технологии. Главный из них — уменьшение линейных размеров коркового имплантата и базовой станции. Спинномозговой имплантат должен получить средства для предельной минимизации задержек беспроводной связи. Сами по себе кортикальные и спинальные имплантаты уже сейчас работают как звенья одной цепи, но у них есть задел для более тесной интеграции. Вероятнее всего, управлять ими должен высокопроизводительный, но при этом экономичный процессор с опцией самокалибровки. Каждый из этих вопросов достоин отдельного материала.
Впрочем, исследовательская группа не видит технологических ограничений для внедрения этих инноваций. Оно вполне доступно и на данном этапе технологического развития. Перспективы нейротехнологии. Что дальше? Уже сейчас мы можем смело заявить, что спинальная травма поддаётся лечению и перестаёт быть однозначным синонимом инвалидизации. Нельзя не признать — пока столь прорывные методы лечения доступны лишь ограниченному кругу лиц.
Доклинические исследования, проведенные NurExone, продемонстрировали отличные результаты. Exopten достиг 75-процентного успеха, помогая парализованным крысам восстановить рефлекс задних конечностей, двигательную функцию и сенсорный контроль. Кроме того, у крыс не было признаков членовредительства, что указывало на снижение уровня стресса и подтверждало эффективность лечения.
Ожидается, что испытания на людях состоятся в конце 2024 или начале 2025 года в Израиле, США и Канаде. Каждый год от 250.
Впервые в мире: ученые Университета «Сириус» разработали мягкий нейроимплант спинного мозга
Сергей Кирсанов Казань Ученые из Казани разработали метод, который помогает стимулировать восстановление структуры и функции головного мозга после травм. Об открытии рассказали в Минобрнауки РФ. Метод основан на использовании пузырьков, состоящих из мембраны клеток - внеклеточных везикул, которые участвуют в различных процессах внутри организма. Сами везикулы были получены из мезенхимных стволовых клеток свиньи, которой они потом и вводились. Была проведена качественная оценка этих везикул, определены их размер и ультраструктура, - рассказала "Газете.
Доклинические исследования, проведенные NurExone, продемонстрировали отличные результаты. Exopten достиг 75-процентного успеха, помогая парализованным крысам восстановить рефлекс задних конечностей, двигательную функцию и сенсорный контроль. Кроме того, у крыс не было признаков членовредительства, что указывало на снижение уровня стресса и подтверждало эффективность лечения. Ожидается, что испытания на людях состоятся в конце 2024 или начале 2025 года в Израиле, США и Канаде. Каждый год от 250.
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. В описываемом эксперименте — движения ногами.
Их назвали по этим генам и происхождению из спинного мозга spinal cord — SCVsx2::Hoxa10. Далее исследователи проверили, действительно ли эти клетки принимают участие в рутинной ходьбе до травмы и в самом процессе реабилитации. Для этого в обоих случаях активность клеток искусственно подавили и проверили, как это повлияло на движения. Оказалось, что эта субпопуляция не нужна для ходьбы здорового организма — ее отключение не повлияло на нее. А вот для восстановления при терапии электростимуляцией клетки SCVsx2::Hoxa10 оказались критически важны. Паралич может затруднять не только передвижение, но и общение пациентов с близкими. Чтобы помочь таким людям, исследователи недавно создали модель, которая способна преобразовывать активность мозга в слова — сейчас она знает 1152 слова.
Травматическое повреждение спинного мозга (Continuum, февраль 2024)
| Российский нейроимплант поможет двигаться пациентам с травмами спинного мозга - ФармМедПром | Потому что через так называемый гематоэнцефалический барьер, который отделяет мозг от кровотока, проникают не все противовирусные лекарства. |
| Всего одна субпопуляция нейронов помогла пациентам начать ходить после паралича | Здесь Технологии Долголетия публикуют наиболее важные и актуальные новости о продлении жизни человека и событиях, связанных с этой тематикой. |
Нейроинтерфейс между спинным и головным мозгом позволил ходить паценту с травмой позвоночника
Сеченова Минздрава РФ разработали цифровую систему, с помощью которой можно оценивать риск развития социально значимых заболеваний на основе иономного профилирования. Система, в частности, позволяет определить склонность к развитию сахарного диабета 2 типа, аутизма у детей, патологий сердечно-сосудистой системы и онкологических заболеваний по результатам анализа на содержание химических элементов в крови, моче или волосах. Практически для всех заболеваний в большей или меньшей степени характерен дисбаланс определенных макро- и микроэлементов, рассказал о сути разработки директор Центра биоэлементологии и экологии человека, д. 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.
При этом обучение не происходило у мышей с «отключенными» дорсальными задними нейронами спинного мозга, у которых активен ген Ptf1a. А «память» переставала работать при «отключении» расположенных спереди клеток Реншоу — эти нейроны, у которых активен ген En1, входят в состав контуров возвратного торможения. Кстати сказать, у обычных, нетрансгенных мышей искусственное возбуждение этих нейронов увеличивало скорость реакции животных на удар током при повторном тестировании — лапы животных принимали позу избегания еще быстрее! Таким образом, очевидно, что не только у насекомых, но и у млекопитающих двигательное обучение и память не ограничиваются исключительно работой центральной нервной системы.
И возможность манипулировать двигательной памятью периферической нервной системы может оказаться важной при разработке терапии для восстановления двигательных функций при травмах спинного мозга. Публикации по теме:.
В 2021 году ему провели тонкую хирургическую операцию, в ходе которой пациенту вживили специальные импланты в головной и спинной мозг. В результате Герт-Ян частично восстановил способность ходить с помощью ходунков уже через несколько недель тренировок. Врачи утверждают, что за это время он достиг «плато неврологического восстановления».
Лучший Telegram-канал про технологии возможно Два импланта располагались в области мозга, отвечающей за контроль движение. Они передавали сигналы мозга желания Герта-Яна на сенсоры в специальном шлеме, который пациент надевал на голову. Через другой имплант, который находился в спинном мозге, эти сигналы благодаря алгоритму преобразовывались в инструкции для мышц ног.
Операцию делал молодой нейрохирург Илья Калинин. Он учился сначала в КГМУ, потом в ординатуре нейрохирургического Научного института в Тюмени, писал научные статьи на эту тему.
И в этом году получилось так, что появился пациент, который пришел к нему с такой же патологией. Он теперь первый и пока единственный, кто сделал такую операцию в нашей республике. Уникальность этого вмешательства в том, рассказывает Илья, единым блоком выпиливают часть шейного отдела позвоночника, расширяют спинно-мозговой канал и возвращают позвоночник на место, закрепляя специальными винтиками. Юрию Киндерову 71 год. Несмотря на возраст, операцию, которая шла четыре часа, он перенес успешно.
Завтра его ждет выписка, а после — восстановление.
Впервые в мире с помощью стволовых клеток восстановили спинной мозг
Потому что через так называемый гематоэнцефалический барьер, который отделяет мозг от кровотока, проникают не все противовирусные лекарства. С начала 2023 года в клинике реабилитации ФГБУ «НМХЦ им. Н.И. Пирогова» МЗ РФ проводится исследование: «Эффективность функциональных и силовых тренажеров Ильясова в реабилитации пациентов после травмы шейного отдела спинного мозга». Дмитрий Усачов, директор Центра нейрохирургии им. Бурденко, академик РАН, президент Ассоциации нейрохирургов России: «В России выполняется 190 тысяч нейрохирургических операций, из них 95 тысяч — на спинном мозге.