Вчені зі Швейцарської вишів технічної школи повернули рухливість ногам мавп з травмою спинного мозку за допомогою мозкових імплантів. Раніше такі імпланти, що забезпечують відсутній через травму зв'язок головного мозку зі спинним мозком, були вже випробувані на щурах, проте випробування на мавпах були проведені вперше. Стаття опублікована в журналі коротко про неї розповідається в редакційному матеріалі журналу.
Травми спинного мозку руйнують зв'язок між головним і спинним мозком, що забезпечує руху тіла. Щоб обійти розрив цього зв'язку, вчені намагаються застосовувати інтерфейси «мозок - комп'ютер» - пристрої, які безпосередньо пов'язують активність кори головного мозку з системою електростимуляції м'язів. Подібний інтерфейс використовувався, наприклад, для відновлення функції руки у паралізованого пацієнта - причому в одному дослідженні це вдалося зробити навіть без використання проміжного комп'ютера. У випадку з паралічем ніг, однак, завдання стає дещо складнішим, тому що ходьба вимагає дуже складної координації рухів, у тому числі для підтримки ваги тіла. Тим не менш, інтерфейс «мозок - комп'ютер» був недавно успішно використаний для відновлення руху кінцівок біля паралізованих щурів. У цьому дослідженні автори вирішили випробувати його на більш складних організмах: макаках-резусах.
Експериментальна частина роботи проводилася в лабораторії в Китаї, оскільки там дослідження на приматах піддаються набагато менш суворої регуляції, ніж в Європі або США. Загальна схема експерименту була такою. Спочатку вчені поміщали здорових макак-резусів на бігові доріжки і картували електричні сигнали, що передаються від головного мозку до спинного мозку. Також вони картували процеси в поперековому відділі спинного мозку, куди сигнали від головного мозку надходять перед передачею в м'язи нижніх кінцівок. Потім ці сигнали відтворювали у мавп з пошкодженням спинного мозку на рівні грудного відділу.
Сигнали відтворювалися за допомогою панелі мікроелектродів, вживленої в ділянку рухової кори головного мозку, що відповідає за рухи ніг, і системи стимуляції спинного мозку. Ця система була імплантована в епідуральний простір (простір між твердою оболонкою спинного мозку і хребцями) поперекового відділу спинного мозку і включала генератор імпульсів, що передає сигнали м'язам ніг. Передача сигналів, що кодують скорочення і розслаблення м'язів, від мозкового імпланта до системи стимуляції спинного мозку здійснювалася по бездротовому зв'язку. Такий бездротовий інтерфейс дозволяв мавпам вільно рухатися, без обмежень, які накладала б на їхні рухи складна система проводів.
Вже через 6 днів після нанесення унілатеральної травми спинного мозку (тобто травми, що викликає параліч тільки однієї половини тіла), за відсутності будь-яких спеціальних попередніх тренувань, рухи в паралізованій нозі відновлювалися. Хоча ритм руху кінцівки був недосконалий, мавпи нормально пересували ногу, не волоча її за собою, і її рухи були досить скоординованими для самостійного підтримки ваги свого тіла.
Як зазначають автори, всі компоненти імплантів, використаних у цих експериментах, схвалені для використання в дослідженнях на людині. А це означає, що незабаром випробування інтерфейсу можна буде проводити на паралізованих людях з травмами спинного мозку. Однак це буде не так просто, тому що мозок людини влаштований складніше, ніж мозок макаки-резусу. Ще одна трудність полягає в тому, що в експериментах на макаках дослідники спочатку записували сигнали здорового спинного мозку і потім відтворювали їх на пошкодженому мозку. У разі людей, які вже мають спинальну травму, такий підхід буде неможливий.
Тим не менш, автори вже почали перші клінічні випробування в госпіталі Лозаннського університету: двом паралізованим пацієнтам імплантували генератори пульсу в поперековий відділ спинного мозку. Тим пацієнтам, однак, не будуть вживляти імпланти в головний мозок, так що поки вони не зможуть самі контролювати руху своїх ніг.
Подібні випробування на паралізованих людях проводяться не вперше. Наприклад, рік тому дослідники з Каліфорнійського університету навчили ходити паралізованого нижче поясу людини за допомогою системи, що складається з інтерфейсу «мозок - комп'ютер», апарату для електростимуляції м'язів і спеціального підвісу.