В рамках многолетней исследовательской программы, координируемой двумя директорами .Нейроресторан — Грегуар Куртин, профессор неврологии в EPFL, и Джослин Блох, нейрохирург из Университетской больницы Лозанны (CHUV) — пациенты, которые были парализованы травмой спинного мозга и которым была проведена целенаправленная эпидуральная электростимуляция области, которая контролирует движение ног, смогли восстановить некоторые двигательные функции.

В новом исследовании, проведенном .Ученые NeuroRestore, появившиеся сегодня в Nature, не только продемонстрировали эффективность этой терапии у девяти пациентов, но и показали, что улучшение двигательной функции сохраняется у пациентов после завершения процесса нейрореабилитации и когда электрическая стимуляция была отключена. Это наводило на мысль, что нервные волокна, используемые для ходьбы, перестроились. Ученые считают, что было крайне важно точно понять, как происходит эта реорганизация нейронов, чтобы разработать более эффективные методы лечения и улучшить жизнь как можно большего числа пациентов.

Нейроны Vsx2 реорганизуются для восстановления ходьбы

Чтобы прийти к такому пониманию, исследовательская группа сначала изучила лежащие в основе механизмы у мышей. Это выявило удивительное свойство в семействе нейронов, экспрессирующих ген Vsx2: хотя эти нейроны не являются необходимыми для ходьбы у здоровых мышей, они были необходимы для восстановления двигательной функции после травмы спинного мозга.

Это открытие стало кульминацией нескольких этапов фундаментальных исследований. Впервые ученые смогли визуализировать активность спинного мозга пациента во время ходьбы. Это привело к неожиданному открытию: во время процесса стимуляции спинного мозга активность нейронов фактически снижалась во время ходьбы. Ученые предположили, что это произошло потому, что активность нейронов была избирательно направлена на восстановление двигательной функции.

Чтобы проверить свою гипотезу, исследовательская группа разработала передовую молекулярную технологию. "Мы создали первую 3D-молекулярную картографию спинного мозга", - говорит Кортин. "Наша модель позволяет нам наблюдать процесс восстановления с повышенной детализацией — на уровне нейронов". Благодаря своей высокоточной модели ученые обнаружили, что стимуляция спинного мозга активирует нейроны Vsx2 и что эти нейроны становятся все более важными по мере развития процесса реорганизации.

Универсальный спинномозговой имплантат

Стефани Лакур, коллега-профессор EPFL, помогла исследовательской группе подтвердить свои выводы с помощью эпидуральных имплантатов, разработанных в ее лаборатории. Лакур адаптировал имплантаты, добавив светодиоды, которые позволили системе не только стимулировать спинной мозг, но и деактивировать только нейроны Vsx2 с помощью оптогенетического процесса. Когда система была использована на мышах с повреждением спинного мозга, мыши немедленно перестали ходить в результате деактивации нейронов — но на здоровых мышах эффекта не было. Это означает, что нейроны Vsx2 необходимы и достаточны для того, чтобы терапия стимуляцией спинного мозга была эффективной и приводила к реорганизации нервной системы.

"Для нейробиологов важно иметь возможность понять специфическую роль, которую играет каждая субпопуляция нейронов в такой сложной деятельности, как ходьба", - говорит Блох. "Наше новое исследование, в ходе которого девять пациентов, участвовавших в клинических испытаниях, смогли в некоторой степени восстановить двигательные функции благодаря нашим имплантатам, дает нам ценное представление о процессе реорганизации нейронов спинного мозга".

Джордан Сквайр, которая специализируется на регенеративной терапии внутри .Neurorestore добавляет: "Это открывает путь к более целенаправленному лечению парализованных пациентов. Теперь мы можем стремиться манипулировать этими нейронами для регенерации спинного мозга ".