Разработан новый метод стимуляции для исследования травмы спинного мозга

Коллектив ученых из Института физиологии имени И. П. Павлова совместно с коллегами из Санкт-Петербургского государственного университета разработал новый подход для стимуляции спинного мозга при помощи электрода, зафиксированного в костной ткани позвонков. Исследование показало зависимость ответов различных мышц от позвонка, в котором располагается стимулирующий электрод. Метод позволяет более подробно исследовать на животных многие аспекты малоинвазивной стимуляции спинного мозга, применяемой в клинической практике на людях. Результаты могут быть использованы для терапии заболеваний, сопровождающихся нарушением функций спинного мозга и атрофией мышц.

 Схема эксперимента
© Пресс-служба Института физиологии имени И. П. Павлова

Ученым-физиологам известно, с какими участками спинного мозга связаны различные мышцы и как можно вызвать в них ответы. Используя метод трансвертебральной (чрескостной) стимуляции, где электрод закрепляется в позвонках, российские ученые впервые подробно исследовали, как зависят сокращения различных мышц от позвонка, в котором располагается стимулирующий электрод. Результаты исследования могут помочь разработке более избирательной стимуляции, которая будет нацелена на более точную, чем в существующих методах, активацию групп мышц.

«Целью данной работы было изучить избирательность активации мышц при стимуляции электродом, расположенным в позвонке над нижне-грудным или пояснично-крестцовым отделом спинного мозга», — объясняет  один из авторов статьи, кандидат технических наук, сотрудник лаборатории физиологии движений Всеволод Ляховецкий. 

В работе проведено детальное тестирование стимуляции грудных (VT12 – VT13), поясничных (VL1 – VL6) и крестцовых (VS1) позвонков на восьми лабораторных крысах. Регистрирующие электроды имплантировали в мышцы спины, хвоста и задней конечности. Ученые картировали десять мышц туловища и задних конечностей, участвующих в движении, и получили специфичный ответ мышц в зависимости от стимулируемого позвонка.

Результаты, полученные при трансвертебральной стимуляции, были сопоставлены с результатами чрескожной стимуляции. Такая стимуляция часто используется в исследованиях на здоровых людях, а также эффективно и широко применяется в клинической практике для нейрореабилитации пациентов,  перенесших травму спинного мозга. Однако для дальнейшего развития метода чрескожной стимуляции необходимы подходящие животные модели. Предложенный в работе подход для внутрикостной имплантации электродов в позвонки позволяет быстро и стабильно зафиксировать электроды относительно позвоночника и спинного мозга, что особенно важно при работе с животными.

При этом трансвертебральная стимуляция обладает специфичностью и эффективностью, сопоставимой с накожной. Однако хроническая трансвертебральная стимуляция по-прежнему — экспериментальная методика, значительно отличающаяся от клинических протоколов, и требует дальнейшего изучения.

Статья опубликована в журнале Frontiers in Systems Neuroscience