Нейробиологи создали умные нейропротезы | Новости науки
Нейробиологи Санкт-Петербургского университета с российскими и иностранными коллегами разработали и протестировали систему биомиметической нейростимуляции, способную транслировать близкую к натуральной информацию в неповрежденные отделы нервной системы. Разработка показала свою эффективность в тестировании на пациентах, сообщили в пресс-службе вуза.
Воздействие на мозг через стимуляцию периферических нервов — один из перспективных методов при нейропротезировании конечностей у пациентов с утраченными двигательными функциями, ампутированными конечностями и параличами вследствие травм и заболеваний нервной системы. Однако такой подход не всегда обеспечивает естественную сенсомоторную активность. По словам ученых, для более эффективного восстановления пациентов нужно исследовать новые способы сенсорной стимуляции, близкие к естественным.
Международная команда исследователей, в состав которой вошел заведующий лабораторией нейропротезов Института трансляционной биомедицины СПбГУ профессор Павел Мусиенко и сотрудники его научной группы, разработала и протестировала систему биомиметической нейростимуляции. Она передает в неповрежденные отделы нервной системы человека информацию, приближенную к натуральной, естественной.
«На основе математической модели механорецепторов — окончаний нервных волокон, которые реагируют на механическое воздействие, — мы создали биомиметические стратегии стимуляции, имитирующие активность различных афферентных единиц, которые передают импульсы от рецепторов в головной или спинной мозг», — рассказал автор работы, заведующий лабораторией нейропротезов Института трансляционной биомедицины СПбГУ, научный руководитель направления «Нейробиология» научно‑технологического университета «Сириус», заведующий лабораторией нейромодуляции Института физиологии имени И. П. Павлова РАН Павел Мусиенко.
Ученые экспериментально оценили новую парадигму на животных моделях, исследовали соматосенсорную нейросеть, стимулируя нерв и записывая рефлекторные реакции в ганглиях (спинномозговых узлах) дорсальных корешков и спинном мозге. Такая стимуляция привела к активности нейронной сети, причем эта активность по своей пространственно‑временной динамике оказалась приближена к естественной нормальной. Новую умную нейротехнологическую парадигму реализовали в бионическом устройстве и протестировали на реальных пациентах, обеспечив большую мобильность и лучшую координацию по сравнению с традиционными подходами.
Работа проведена Санкт‑Петербургским университетом совместно с университетом «Сириус», Институтом физиологии имени И. П. Павлова РАН, центром LIFT (Life Improvement by Future Technologies Center), НИТУ МИСиС, а также ETH Zurich.
Результаты исследования опубликованы в международном научном издательстве Nature.