В ночь на 9 января в престижном журнале Science вышла статья, посвященная новейшей методике вживления имплантатов в спинной и головной мозг. Ученые трудились над ней на протяжении семи лет. Подробнее о результатах многолетних изысканий «Газете.Ru» рассказал один из авторов статьи — доктор медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории физиологии движений Института физиологии им. И.П. Павлова РАН Павел Мусиенко.
— Каков главный вывод работы? В чем ее новизна?
— Новизна настоящей работы состоит в создании мягких имплантатов с формой и механическими характеристиками, близкими с наружной соединительнотканной оболочкой мозга. Именно несоответствие механических свойств мягких структур нервной ткани и относительно жестких нейрональных имплантатов ограничивало их применение в научных экспериментах и клинической практике.
В созданную нами искусственную мозговую оболочку, так называемую electronic dura mater (e-dura), удалось поместить тончайшие электроды и коннекторы для стимуляции и регистрации нейронных структур, а также микроканалы для введения лекарств.
Разработана хирургическая методика вживления, точного позиционирования и стабилизации имплантата в спинном и головном мозге, которая во многом определила его биосовместимость, а также высокую функциональность в ходе длительных хронических экспериментов.
— Как новая статья связана с предыдущей работой, в которой вам с коллегами удалось научить ходить крысу с перерезанным спинным мозгом?
— Технологии, предлагаемые в нашей новой статье, являются удобным и необходимым инструментом для эффективного применения методов воздействия на спинальные нейронные сети, которые были показаны в предыдущей статье в журнале Science Translational Medicine.
— Какие методы при этом использовались? В чем состоит непосредственно ваш вклад?
— Работа проводилась на стыке биологии и инженерии при плотном сотрудничестве биологов, хирургов, инженеров разных специальностей.
Мой вклад заключается в предложении авторской идеи мягких субдуральных нейропротезов, координации деятельности всей команды проекта, разработке хирургических подходов биоинтеграции имплантатов и апробации их функциональности в нейрофизиологических экспериментах.
— Как выводы, приведенные в статье, помогут биологам?
— Созданный мягкий нейрональный имплантат был успешно апробирован в опытах на свободно двигающихся крысах для хронических отведений электрокортикальных сигналов коры головного мозга, являющихся необходимым элементом нейрокомпьютерного интерфейса.
В опытах на парализованных животных комплексная электрическая и химическая стимуляция нейронных сетей через вживленный нейропротез спинного мозга эффективно восстанавливала локомоторную функцию.
Таким образом, предложенная технология мультимодального нейронального имплантата открывает новые возможности как для фундаментальных исследований центральной нервной системы, так и для нейропротезирования при заболеваниях и травмах.
— Какие перспективы у направления, которому посвящена данная работа?
— В перспективе могут быть созданы аналогичные нейропротезы для пациентов с вертеброспинальной патологией.
— Где проводились изыскания? Помогали ли вам российские учреждения или работа шла только за рубежом?
— Эксперименты проводились в Швейцарии на базе Университета Цюриха и Федеральной политехнической школы Лозанны. Активное участие на всех этапах работы в Швейцарии принимали сотрудники лаборатории физиологии движений Института физиологии им. И.П. Павлова РАН.
В российской лаборатории проводились анализ экспериментального материала, разработка хирургических подходов и методов вживления нейропротезов.