Параплегія; прокинутися; спинний мозок знову ходити - Sciences et Avenir
Опубліковано 01.06.2012 о 16:26, оновлено 01.06.2012 о 16:26
Щури, які перенесли параплегію, знову змогли ходити завдяки експерименту та інноваційному пристрою. Пояснення Грегуара Кортіна, який керував цим дослідженням у Лозанні.
Параплегічні щури EPFL
Щури, які страждали паралегією через пошкодження спинного мозку, могли ходити, як і раніше. Це вражаючий результат, опублікований у журналі Science групою дослідників з Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL, Швейцарія) на чолі з французами Грегуар Кортін. Дослідження показує, що при хімічній, а потім електричній, стимуляції та стійкій фізичній підготовці спинний мозок «прокидається» і знову починає контролювати рух ніг. А ще краще - дослідники отримують 100% відновлення добровільних рухів, тобто, керованих мозку. Перший, який "відкриває шлях до нових стратегій", пояснює дослідник Грегуар Кортен.
Sciences et Avenir: У вашому дослідженні параплегічні щури знову ходять. Як ви досягли цього подвигу?Грегуар Кортін: На початку ці щури страждають майже на повне ураження спинного мозку. Мозкові органи управління, які зазвичай працюють на м’язах ніг, вже не реагують. Наш метод полягає у застосуванні двох типів стимуляції нижче цього ураження. Спочатку шляхом ін’єкції коктейлю з молекул, що стимулюють нейрони, моноаміни (адреналін, норадреналін, дофамін ... цей коктейль був предметом попередньої публікації), потім через кілька хвилин за допомогою електростимуляції через електроди, імплантовані на спинну частину хребта шнур. Ці два втручання «прокидають» спинний мозок.
Так що спинний мозок паралегіка лише "спить"?
Робота Чарльза Скотта Шеррінгтона, Нобелівської премії з медицини в 1932 році, вже встановила, що при більшості пошкоджень спинного мозку схема, необхідна і достатня для сприяння ходьбі, була там, але в неактивному стані. Нашою метою було забезпечити спинний мозок тим, що зазвичай забезпечує мозок: активуючими молекулами та електричними імпульсами.
І цього досить, щоб знову прогулятися?
Скажімо, що після стимуляції спинний мозок знову здатний приймати і інтерпретувати сигнали, що надсилаються йому органами чуття. У цьому випадку для ходьби це датчики, розташовані в склепінні стопи та в м’язах. Однак цього недостатньо. Тоді потрібно багато практики. Стимульований параплегічний щур розміщують на біговій доріжці, підтримуючи своєрідний роботський джгут. Ми будемо тренувати його протягом багатьох тижнів. Через 2-3 тижні гризун робить незручні кроки. Через два місяці він біжить на біговій доріжці.
Ця відновлена ходьба залишається мимовільною, спричиненою біговою доріжкою?
Спочатку це справді автоматична прогулянка, але на наш подив мозок відновлює контроль. У нашому дослідженні ми реєстрували активність мозку щурів під час ходьби. Ну, ми спостерігаємо, що нейрони рухової кори потроху реактивуються. Врешті-решт, ми отримуємо тварин, які ходять, підтримуючи всю свою вагу тіла, долають перешкоди і навіть можуть підніматися сходами завдяки своїм відштовхуючим нервам! Нові зв’язки формуються з навчанням. Мозок встановлює мости, реле, своєрідні об'їзні шляхи, які дозволяють передавати інформацію за межі ураження. Без практики ці мости не будуються.
Тому це повторне підключення може бути здійснено само по собі?
Я думаю, ми можемо з оптимізмом дивитись у майбутнє і уявляти, що добровільна ходьба відновиться природним шляхом завдяки тренуванням. Принаймні у тих, у кого поразки є неповними: якщо кілька шляхів входу в мозок збережеться, волокна спинного та головного мозку відновляться на практиці завдяки нейропластичності. Крім того, одним з наших проектів є створення штучного моста між головним та спинним мозку, щоб вони могли спілкуватися між собою. Це тема великої європейської програми NeuWalk.
Навіщо використовувати роботизований джгут для тренувань ?
Тому що це дозволяє активно тренуватися. Якщо ви тренуєте цих щурів лише на біговій доріжці (як це робить зараз більшість пацієнтів), ви не бачите ніякої нейропластичності в нервових шляхах, що надходять від мозку. Створений нами робот діє трохи так, ніби два фізіотерапевти допомагають пацієнту ходити, підтримуючи його, якщо він падає, але не допомагаючи йому йти вперед. Робот забезпечує безпечні умови для щура, щоб спробувати відновити контроль над своїми паралізованими ногами. Перші сеанси включають 90% бігової доріжки і 10% робота, а потім потроху пропорції змінюються.
Коли буде перше клінічне випробування на людях ?
Через рік-два. Ми вже ідентифікували першого потенційного пацієнта, молодого чоловіка, який після аварії став параплегіком. Ми хочемо імплантувати йому наш електричний нейропротез, який був би схожий на другу шкіру, мембрану, що містить електроди, накладену на тильну частину спинного мозку під ураженням. Через тиждень-два ми почнемо навчання з роботом, виготовленим Швейцарським федеральним технологічним інститутом у Цюріху. Спочатку у людини не буде хімічної стимуляції, оскільки вона все ще потребує інших дозволів.
Які ваші джерела фінансування ?
Я координую європейський проект NeuWalk (9 мільйонів євро) і маю ERC (Європейська дослідницька рада) Walk Again (1,5 мільйони євро), фінансування з Швейцарського національного дослідницького фонду, а також різні приватні наукові фонди в більшій частині мого крісла " відновлення спинного мозку ", який фінансується Міжнародним фондом досліджень параплегії (IRP).
Ви французи, ви працюєте в Швейцарії. Як ви думаєте, чи могли б ми здійснити такий проект у Франції?
Французька система не заохочує появу молодих незалежних дослідників, що розміщуються в динамічному та гнучкому середовищі (адміністративному, фінансовому); що ускладнює реалізацію цього типу амбітних, ризикованих і дорогих проектів над тваринами. З іншого боку, успіх деяких клінічних випробувань у Франції показує, що можливий перехід від прикладних досліджень до клінічного впровадження.
Чому ви вирішили виїхати з Франції до Швейцарії?
Я виїхав із Франції до Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі після дисертації на тему пластичності та моторики у 2008 році. У Каліфорнії я мав шанс зануритися у світ американських досліджень завдяки численним співпрацям: атмосфера проти антиподів моєї французької досвід. Після значного прогресу в UCLA, Цюріхський університет запропонував мені можливість відкрити власну дослідницьку лабораторію з повною свободою у віці 32 років; система в американському стилі: дуже ризикована (контракт на 5 років), але із засобами, які дозволяють їй продемонструвати свої можливості. Моя початкова команда з 2 осіб (яка прийшла зі мною з UCLA) швидко розширилася завдяки зовнішнім фондам, щоб охопити 15 осіб під моїм керівництвом: ситуація, яка здається неможливою у Франції чи Мандаринатах, ще має добрі години! Зараз в EPFL я знаходжу ту саму англосаксонську систему, яка пропонує мені багато інтелектуальної та організаційної свободи, а також дух відкритості та спілкування.
Як ваше дослідження змінить дослідження параплегії ?
Чи вилікує наш абсолютно новий підхід пошкодження спинного мозку? Ні. Але це відкриває шлях до нових стратегій, які повинні скласти терапевтичну основу для втручання у відновлення спинного мозку в майбутньому. У цьому сенсі ця публікація знаменує собою переломний момент у дослідженні параплегії. У майбутньому ми не зможемо розробляти наступні дослідження та терапії для людей однаково.