Ученые определили нейроны, необходимые для восстановления парализованных людей

Эксперименты на животных подтвердили, что выделенная группа нейронов действительно может направлять выздоровление и в будущем стать основой для разработки новых методов терапии людей с тяжелыми травмами спинного мозга.

В 2018 году ученые впервые обнаружили, что стимуляция нерва вблизи места повреждения, так называемая эпидуральная электростимуляция (ЭЭС) – может облегчить боль у людей с травмами спинного мозга и восстановить способность ходить. Однако, хотя этот метод был одним из немногих со значительными клиническими эффектами, было не совсем ясно, какие нейронные механизмы лежат в его основе.

Чтобы изучить механистическую основу этой терапии, нейробиологи из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне наблюдали за девятью парализованными пациентами, которые прошли пятимесячный режим ЭЭС в сочетании с физиотерапией и реабилитацией. Шесть пациентов с травмой спинного мозга сохранили остаточную чувствительность в ногах, а трое пациентов были полностью парализованы ниже пояса. Во время лечения команда картировала активность нервных клеток у каждого из протестированных людей.

Отмечено, что по мере улучшения состояния опорно-двигательного аппарата и восстановления способности ходить уровень нервной активности в непосредственной близости от повреждения снижался. Однако это не стало неожиданностью для исследовательской группы, потому что, как они объясняют, то же самое происходит в мозгу во время обучения.


Он объясняет, что после травмы спинного мозга, когда пациент начинает терапию и его тело начинает реагировать на нее, в его организме происходит много «хаотической активности». Однако со временем реабилитационный процесс приводит к тому, что эта активность начинает систематизироваться: один тип нервных клеток повышает свою активность, а другие ее полностью утрачивают.

Эти результаты показали исследователям, что может существовать подгруппа нейронов, ответственных за координацию восстановления после тяжелых травм спинного мозга. Они решили проверить эту гипотезу на мышах.

Они травмировали животных так же, как пострадали больные, а затем реабилитировали их точно так же. Оказалось, что применение мышиной версии ЭЭС к парализованным людям приводило к такому же подавлению активности определенной популяции нейронов, как и у людей.

Затем исследователи измерили экспрессию генов в нейронах спинной ткани мыши и на этой основе разделили их на подмножества. Используя алгоритм машинного обучения, они смогли отобразить изменения в экспрессии генов, соответствующие стадиям выздоровления пациентов-людей.

В конечном итоге им удалось идентифицировать субпопуляцию ранее неизвестных возбуждающих нейронов (то есть нервных клеток, соединяющих двигательные и сенсорные нейроны), которые могут вступить во владение после травмы. Они располагались в г. промежуточные пластинки поясничного отдела спинного мозга, а на их поверхности представлены двумя генетическими маркерами: Vsx2 и Hoxa10.

Когда ученые в лаборатории деактивировали эти клетки, мыши снова потеряли способность ходить и восстановили ее только после того, как нейроны снова активировались. Напротив, у животных без повреждения спинного мозга подавление клеток не имело никакого эффекта, что позволяет предположить, что они становятся необходимыми только после травмы.