После неполной травмы спинного мозга организм может частично восстановить базовую двигательную функцию. Так называемые мышечные веретена и связанные с ними сенсорные цепи, ведущие к спинному мозгу, способствуют установлению новых нейронных связей после травмы. Этот схемный механизм, лежащий в основе процесса восстановления моторики, был разъяснен проф. Исследовательская группа Сильвии Арбер в Biozentrum, Базельском университете и Институте биомедицинских исследований имени Фридриха Мишера. Их результаты могут способствовать разработке новых стратегий лечения после травм спинного мозга, и теперь они опубликованы в журнале Cell.
Травмы спинного мозга часто приводят к хроническим нарушениям двигательной функции. Однако пациенты с неполным повреждением спинного мозга могут частично восстановить свои основные двигательные способности при определенных обстоятельствах. Считается, что оставшаяся неповрежденная ткань спинного мозга обеспечивает основу для формирования новых цепей, перекрывающих травму. Как запускается и продвигается это образование новых связей, до сих пор оставалось неясным.
В сотрудничестве с проф. Исследовательская группа Грегуара Куртина в EPFL в Лозанне, команда профессора. Сильвия Арбер из Биоцентра Базельского университета и Института биомедицинских исследований Фридриха Мишера (FMI) продемонстрировала на мышиной модели, почему парализованные конечности могут снова двигаться после неполных травм спинного мозга: специальный канал сенсорной обратной связи, подключенный к датчикам, встроенным в мышцы – так называемые мышечные веретена – способствуют функциональному восстановлению поврежденных нейронных цепей в спинном мозге.
Сенсорная обратная связь мышечного веретена дает сигнал запуска для восстановления
Движение конечностей активирует петли сенсорной обратной связи от мышцы к спинному мозгу. Этот особый канал обратной связи способствует процессу восстановления поврежденной сети позвоночника после травмы. В результате может быть восстановлена основная двигательная функция. «Таким образом, петли сенсорной обратной связи от мышечных веретен являются ключевым фактором в процессе восстановления», – говорит Сильвия Арбер. После травмы спинного мозга эти нервные импульсы продолжают передавать информацию в центральную нервную систему, даже когда передача информации из головного мозга в спинной мозг больше не функционирует.
«Важным триггером процесса восстановления является информация, передаваемая от мышц к центральной нервной системе, а не только информация, направляемая сверху вниз, которую мозг посылает мышцам», – объясняет первый автор Ая Такеока. Кроме того, исследователи продемонстрировали, что после травмы спонтанно восстанавливаются только основные функции опорно-двигательного аппарата. Тем не менее, при проверке отличной локомоторной задачи она осталась безвозвратно утерянной.
Лечение должно начинаться с активации мышечных веретен
Исследование предполагает, что активация мышечных веретен имеет важное значение для ускорения процесса восстановления поврежденных нейронных сетей после травмы спинного мозга. Таким образом, терапевтические подходы должны быть нацелены на интенсивное использование мышц, даже если пассивно после травмы. Чем интенсивнее мышцы задействованы в процессе движения, тем больше стимулируется обратная связь мышечного веретена. Применяя этот принцип, восстановление нейронных цепей и сопутствующее восстановление основных двигательных навыков будут иметь наилучшие шансы на успех.