Швейцарские ученые ставят парализованных на ноги!

Один из пациентов в Лозанне. EPFL / Alain Herzog 2021

Трое пациентов, нижние части тела которых были полностью парализованы после травм спинного мозга, смогли снова начать ходить, ездить на велосипеде и даже плавать с помощью устройства нервной стимуляции, управляемого на базе планшетного компьютера с сенсорным экраном. Об этом сообщила на днях группа ученых под руководством швейцарских экспертов.

С травмами в области грудного отдела позвоночника эти пациенты жили разное время, от одного до девяти лет. Но сделать свои первые шаги они смогли уже через час после того, как нейрохирурги имплантировали им прототипы устройств стимуляции нервных окончаний, дистанционно управляемые программным обеспечением на основе технологии искусственного интеллекта.

В течение следующих шести месяцев эти пациенты вновь обрели способность заниматься более сложными видами повседневной деятельности — например, ходьбой, ездой на велосипеде и даже плаванием за пределами клиники — самостоятельно управляя при этом устройствами нервной стимуляции с помощью планшета с сенсорным экраном. Все три пациента — мужчины в возрасте 29, 32 и 41 года — получили тяжелые травмы в результате мотоциклетных аварий.

Возглавляли этот проект Грегуар Куртин и Жослин Блох из (Grégoire Courtine / Jocelyne Bloch) из Швейцарского федерального технологического института Лозанны (EPFL). Статья по итогам проекта была опубликована в журнале Nature MedicineВнешняя ссылка. Они же помогли основать расположенную в Нидерландах технологическую компанию Onward Medical, которая работает сейчас над коммерциализацией этой системы. Компания рассчитывает примерно через год начать испытания с участием от 70 до 100 пациентов, в основном в США. Напомним, что в настоящее время не существует терапии, позволяющей спинному мозгу самовосстанавливаться после критических травм.

Однако способы, способные на основе новейших технологий вернуть парализованным людям их былую подвижность, все-таки существуют. Если результаты данного исследования подтвердятся в рамках более крупных тестовых испытаний, то люди, обездвиженные из-за травм спинного мозга, возможно, когда-нибудь снова смогут самостоятельно взять в руки смартфон (или «поговорить» со смарт-часами), выбрать себе какой-то вид деятельности, например, «ходить» или «сидеть», а затем послать соответствующую команду на имплантированное им устройство, которое начнет стимулировать их нервы и мышцы для выполнения соответствующих движений.

Жослин Блох говорит, что «обычно, прежде, чем начинать инициировать какое-то движение, спинной мозг получает от мозга сообщение с приказом стимулировать тот или иной пул нервных клеток, которые, в свою очередь, активируют необходимые мышцы. Это рутина, то, о чем мы даже не задумываемся, ведь все происходит автоматически». После повреждения спинного мозга сообщения от головного мозга достигать нервов уже не могут. Ранее были попытки помочь парализованным пациентам ходить, стимулируя нервы через заднюю часть позвоночника, используя электрические поля, излучаемые имплантированными устройствами, изначально предназначенными для контролирования состояний хронической боли.

А вот Грегуар Куртин, Жослин Блох и их команда ученых перепроектировали эти устройства таким образом, чтобы электрические сигналы поступали в позвоночник с боков, а не сзади. Такой подход позволяет куда более точно и прицельно и активировать необходимые участки спинного мозга. Затем ученые разработали алгоритмы с опорой на технологии искусственного интеллекта, которые инструктируют электроды подавать сигналы для стимуляции отдельных нервов, управляющих мышцами туловища и ног, в нужной последовательности, соответствующей различным видам физической активности, таким как вставание со стула, сидение или ходьба.

Программное обеспечение адаптируется к анатомии каждого пациента. После имплантации данного устройства пациенты могли «уже сразу активировать ноги и даже делать первые шаги». Конечно, мышцы пациентов были атрофированы, и им требовалась помощь, в том числе они должны были еще для начала учиться работать с новой технологией. Как отмечают швейцарские ученые, хотя пациенты и восстановили способность выполнять различные действия, включая управление мышцами туловища, с естественным режимом движения этот результат сравнивать нельзя. Тем не менее чем больше пациенты тренируются и чем активнее проходят физиотерапию, чем в большей степени они начинают сами активировать свои мышцы и тем более подвижными они становятся.