Ученые Казанского федерального университета совместно с коллегами из Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета (ЛЭТИ) выяснили, что двигательная реабилитация после травмы спинного мозга не ограничивается восстановлением способности ходить и контролировать положение тела. Регулярные тренировки буквально перестраивают работу нейронных сетей, делая их организацию более похожей на здоровую. Результаты исследования, проводившегося на лабораторных крысах, опубликованы в журнале Frontiers in Network Physiology.
Исследователи использовали современные методы видеоанализа походки на основе искусственного интеллекта, которые способны выявлять изменения, незаметные при обычном наблюдении. Анализ показал, что у животных, регулярно занимавшихся на беговой дорожке, повышалась стабильность шага — один из ключевых показателей координации движений. При этом у животных без курса реабилитации постепенно формировались хаотичные двигательные паттерны, способные замедлять восстановление.
Нейронные сети тоже проходят реабилитацию
Помимо биомеханики ученые исследовали изменения нервной проводимости с помощью методов сетевой физиологии. Они обнаружили скрытые взаимосвязи между электрофизиологическими сигналами и движениями конечностей.
Сетевой анализ показал принципиальное различие между группами. После травмы без тренировок поврежденный спинной мозг пытается компенсировать нарушения неупорядоченно. Однако регулярные занятия на беговой дорожке приводят к формированию высокоорганизованной структуры связей между спинномозговыми рефлексами и двигательными функциями, которая значительно ближе к показателям здорового организма.
Полученные данные позволяют глубже понять физиологические и биомеханические процессы, происходящие после травмы, а также определить перспективные мишени для стимуляции регенерации нервной ткани. Следующим этапом работы станет изучение обнаруженных взаимосвязей и поиск способов управлять ими для создания персонализированных программ реабилитации. Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда № 23-75-1004.
Глобальный контекст
Исследования последних лет показывают, что восстановление после травмы спинного мозга связано не только с сохранением нервных клеток, но и со способностью нейронных сетей перестраивать существующие связи под влиянием регулярных тренировок. Именно такую «пластичность» сегодня считают одним из главных механизмов функционального восстановления.
В ряде зарубежных работ также показано, что сочетание двигательной реабилитации с нейростимуляцией или другими методами воздействия на нервную систему позволяет усилить перестройку нейронных сетей и улучшить восстановление двигательных функций после повреждения спинного мозга.
Недавно мы рассказали, могут ли раны заживать без рубцов.
Источник: hi-tech.mail.ru