Для многих ходьба является простым и повседневным действием, но для людей с травмами спинного мозга она остается далекой и зачастую недостижимой мечтой.
Однако четверо пациентов в Китае сделали судьбоносные шаги на пути к возвращению этой способности после того, как в Шанхае им была проведена операция с использованием инновационной технологии «интерфейс мозг-спинной мозг» (brain-spinal interface).
Прорыв связан с «тройной интеграцией» системы интерфейса мозг-спинной мозг, созданной командой Цзя Фумина в Институте науки и технологии при Фуданьском университете.
Их система интерфейса мозг-спинной мозг работает путем захвата моторных сигналов из двигательного центра мозга, их расшифровки с помощью передовых алгоритмов и подачи специальных электрических импульсов на спинномозговые нервы ниже места травмы, что позволяет эффективно перенаправлять команды движения вокруг поврежденных областей.
В отличие от внешних вспомогательных устройств, эта система создает внутренний «нейронный обход», позволяя пациентам управлять своими конечностями естественным образом.
Для таких пациентов, как Лин, мужчина в возрасте 30 лет, который оказался прикован к инвалидному креслу после падения, ставшего решающим для его жизни два года назад, результаты оказались просто преображающими.
Путешествие Лина началось в октябре 2024 года, когда он добровольно принял участие в клинических испытаниях, заметив объявление о наборе на официальной странице Фудань в социальных сетях. Его операция, проведенная 8 января в госпитале Чжуншань, включала минимально инвазивные имплантаты: два электрода диаметром 1 мм, установленные в моторной коре мозга, и чип стимулятора в позвоночнике.
Прогресс был поразительно быстрым. Уже на третий день он мог двигать обеими ногами с помощью сигналов мозга. Через две недели он смог поднимать правую ногу достаточно высоко, чтобы перешагивать через движущиеся препятствия. К 15-му дню он смог пройти более пяти метров, используя стоячую раму с подвесной опорой.
«Раньше я плакал каждый день», - поделился Лин. "Теперь я снова могу ходить. Я благодарен всем членам исследовательской группы за их усилия".
Аналогичный прорыв произошел и с двумя другими пациентами, которые обрели подвижность ног уже через несколько часов после операции, проведенной в феврале. Примечательно, что оба пациента уже через день после операции стали добровольно поднимать ноги.
Хотя швейцарское исследование 2023 года, опубликованное в журнале Nature, продемонстрировало схожие принципы, подход Фуданя имеет явные преимущества. Швейцарский метод требовал инвазивных двойных краниотомий (с оставлением отверстий размером с ладонь) и поэтапных операций в течение двух лет, что повышало риск инфекций.
Команда Цзя, напротив, может провести операции на головном и спинном мозге за один четырехчасовой сеанс, используя ультраминимально инвазивные методы. Они интегрируют множество компонентов в миниатюрное устройство для мозга, повышая стабильность сигнала и снижая травматичность операции.
Еще более многообещающими являются признаки регенерации нейронов. В то время как швейцарская команда наблюдала восстановление нервов через шесть месяцев, Лин продемонстрировал первые признаки уже через две недели.
Дремлющие нервы как будто «проснулись» после восстановления связи между мозгом и позвоночником", - объяснил доктор Дин Цзин, директор отделения неврологии больницы Чжуншань.
Последующие обследования выявили дальнейшие улучшения: постепенно к Лину вернулась чувствительность в ногах, мышечные сокращения и восстановился контроль над телесными функциями.
Новая технология может помочь большему количеству людей вновь обрести надежду на жизнь, ведь в Китае сейчас насчитывается 3,74 миллиона пациентов с травмами позвоночника, и регистрируются 90 000 новых случаев ежегодно.
Несмотря на перспективы, масштабирование технологии сталкивается с трудностями, включая дефицит имплантируемых электродов и сложность декодирования разнообразных двигательных сигналов. «Достижение точного декодирования в реальном времени остается нашей главной задачей», - отметил Цзя.
Кроме того, в настоящее время система рассчитана только на взрослых, способных пройти интенсивную послеоперационную реабилитацию, требующую 5-7 часов терапии каждый день.
Сотрудничая с такими больницами, как Чжуншань и Хуашань, команда Цзя намерена усовершенствовать алгоритмы, собрать больше клинических данных и подготовиться к нормативным испытаниям. В будущем они также разработают носимые устройства нейрорегуляции для более легких случаев и мультимодальные системы мониторинга движений.