Парализованным поможет сидеть электростимуляция кожи

Ученые из Института физиологии им. И. П. Павлова РАН совместно с коллегами из США и Канады выяснили, что стимуляция пояснично-крестцового утолщения спинного мозга через кожу улучшает способность хронически парализованных людей сидеть ровно, не теряя стабильного положения туловища. Ранее пользовались только инвазивными методами, когда электроды прикладывают непосредственно к нервной ткани. Научная статья опубликована в Journal of Neurotrauma.

Спинной мозг — это часть центральной нервной системы, которая руководит всеми мышцами туловища (но они получают сигналы также и от головного мозга) и принимает сигналы от многочисленных чувствительных клеток тела: рецепторов тепла и холода, нервных окончаний, воспринимающих боль, а также проприорецепторов, собирающих информацию о положении отдельных мышц и частей тела в пространстве.

Волокна спинного мозга и его нервы располагаются в строгом порядке: чем они ниже, тем более близкие к подошвам ступни мышцы они контролируют (и от них же получают обратную связь). Поэтому при повреждениях спинного мозга нарушается чувствительность всех сегментов тела ниже того, за который отвечал пораженный участок. Крупная рана в шейном отделе этого органа лишает возможности контролировать все конечности и туловище целиком, а повреждение в районе поясницы — только ноги и таз.

Несмотря на то, что нервная ткань по сравнению со многими другими типами тканей очень плохо восстанавливается, сейчас существуют программы реабилитации парализованных из-за нарушений работы спинного мозга. Они включают в себя как двигательную терапию (пациент при помощи ассистента и различных приспособлений заново учится различным движениям), так и более прямые методы воздействия. Один из них — тоническая электрическая стимуляция спинного мозга ниже места его повреждения: клетки там функционируют, но утратили возможность получать сигналы «сверху» и поэтому не в состоянии запустить сокращение соответствующих мышц и передать информацию от них в мозг. Стимуляция частично возвращает контроль движений парализованных частей тела.

Минус такой процедуры в том, что электроды, подающие слабый ток на спинной мозг и его нервы, нужно вводить в эпидуральное пространство — щель между надкостницей позвонков и наружной оболочкой спинного мозга. Соответственно, пациент при каждом таком воздействии испытывает как минимум психологический дискомфорт, плюс повышается вероятность инфекций. Теоретически можно стимулировать спинной мозг и его нервы неинвазивно, то есть не вставляя электроды в эпидуральное пространство. В этом случае к коже прикладывают плоские генераторы слабого электромагнитного поля.

Исследователи проверили действие таких стимуляторов на восьми добровольцах с давними травмами спинного мозга в сегментах от С3 (третий шейный) до T11 (одиннадцатый грудной). Стимуляцию всем проводили ниже места повреждения — над пояснично-крестцовым утолщением спинного мозга, контролирующим положение нижней части туловища и ног. Во время нее пациенты с разной степенью потери чувствительности и способности двигаться должны были несколько минут по возможности прямо сидеть с открытыми глазами, затем с закрытыми, а после выполнять определенные простые действия руками. В это время приборы измеряли, как у них меняется положение центра тяжести, при каком отклонении от него они теряют равновесие и как эффективно работают задействованные в поддержании сидячей позы мышцы. Были и контрольные испытания, в ходе которых электростимуляцию спинного мозга через кожу не проводили.

Даже неинвазивное электрическое воздействие на пояснично-крестцовое утолщение помогало пациентам сидеть прямо. Их центры тяжести во всех испытаниях смещались меньше, чем без стимуляции спинного мозга. Закономерно, что у испытуемых повышался тонус мышц, поддерживающих равновесие в положении сидя: мышцы, выпрямляющей позвоночник, прямой мышцы живота (ее часто называют «прессом») и наружным косым мышцам живота.

Исследование показывает, что неинвазивную электрическую стимуляцию спинного мозга не только можно проводить хронически парализованным: это нужно делать, поскольку данная процедура расширяет способности таких пациентов. До обсуждаемой работы это не было четко показано.

Об искусственной коже, которая может чувствовать боль, читайте здесь.