День мозга: что создали российские ученые для восстановления главного органа после инсульта и травм

    20.07.2023
    Статьи
    1052

    22 июля в мире отмечается международный День мозга. Именно в этот день в 1957 году в Бельгии была создана Всемирная федерация неврологии. A современный праздник федерация учредила в 2014 году,  чтобы информировать людей о здоровье мозга и его функциях, а также об опасных недугах, которые могут поражать важнейший орган нашего тела.

    Мозг – это самый удивительный и сложно устроенный орган. Он состоит из миллионов электрических проводников, известных как аксоны. Их протяженность эквивалентна путешествию вокруг Земли четыре раза подряд! Считается, что в человеческом мозгу около восьмидесяти миллиардов нейронов. Между этими нейронами существует около десяти триллионов связей, которые помогают нам ежедневно читать, писать, видеть мир вокруг, учиться, планировать, думать, чувствовать, двигаться и решать насущные проблемы.

    5 любопытных фактов о мозге

    Этот орган устроен настолько сложно, что многие механизмы врачи и ученые до сих пор не понимают до конца. Однако сотни лет его изучения принесли определенные плоды. Вот некоторые из фактов, основанные на последних научных изысканиях.

    1. Мозг вырабатывает достаточно электричества, чтобы зажечь лампочку
      Человеческий мозг может генерировать около 23 Вт энергии, чего достаточно для питания небольшой лампочки.
    2. Мозг не чувствует боль
      В мозге совсем отсутствуют болевые рецепторы. Именно поэтому операции на нем возможно проводить без наркоза. Однако рецепторы присутствуют в мозговой оболочке, сосудах и прочих окружающих его тканях. По этой причине мы всё же ощущаем головную боль.
    3. Это миф, что люди используют свой мозг только на 10%.
      На самом деле он полностью вовлечен в работу. Неврологи утверждают, что мозг активен всегда и даже во время сна мы используем его более чем на 10%.
    4. Информация в мозге распространяется со скоростью до 420 км/ч
      Когда нейрон возбуждается, он генерирует электрический импульс, который распространяется от клетки к клетке. А наиболее высокая скорость прохождения сигнала фиксируется в спинном мозге, который отвечает за управление телом.
    5. 60% человеческого мозга состоит из жира
      Именно поэтому жирные кислоты, в частности омега-3, имеют столь важное значение для обеспечения его стабильной работы и восстановления.

    Насколько важен, настолько и уязвим

    Когда мозг здоров, он работает слажено, быстро и «на автопилоте». Но если в  какой-либо точке среди его структур возникает сбой, это комплексно влияет на функционирование всего организма в целом и может затруднять выполнение даже самых элементарных повседневных задач.

    Наиболее распространенные заболевания, которым подвержен головной мозг, включают инсульт, эпилепсию, опухоли, болезнь Альцгеймера, болезнь  Паркинсона, психические расстройства, различные инфекции, травмы и генетические болезни.

    Заглавная тема Всемирного дня мозга 2023 года, заявленная Всемирной федерацией неврологов, – «Здоровье мозга и инвалидность». Она призвана стимулировать глобальную инициативу по устранению пробелов в образовании и информировании об инвалидности, а также по устранению барьеров на пути к медицинскому обслуживанию.

    Заболевания, поражающие головной мозг, являются наиболее важной причиной инвалидности в мире. По данным Всемирной Федерации неврологии, каждый третий человек сталкивается с деменцией или инсультом в течение жизни. Это может произойти в любом возрасте, в любое время и в любом месте.

    Инсульт лидирует по показателям смертности от неврологических расстройств во всем мире. Согласно текущим данным, каждый четвертый человек в возрасте старше 25 лет перенесет инсульт в течение своей жизни. Инсульт также может провоцировать другие неврологические заболевания, включая деменцию и эпилепсию.

    Каждый год ученые создают новые способы вернуть пациентам, перенесшим инсульт, утраченные навыки и повысить качество их жизни. Каковы последние достижения в области постинсультной реабилитации в России?

    Вернуть связь мозга и конечностей помогут роботы

    Пациентам, перенесшим инсульт, зачастую необходима программа реабилитации по обучению заново связывать намерение мозга двигать конечностью и соответствующую активность мышц. Добиться этого помогают нейроинтерфейсы.

    Так, специалисты Сколтеха разработали VR-тренажер на основе интерфейса  «мозг — компьютер». VR-шлем дополненной реальности позволяет пациенту ощутить чувство свободной конечности и указывает виртуальную цель, к которой нужно продвинуться на тренировке. 

    Нейроинтерфейс, представленный шапочкой с электродами, считывает намерение пациента совершить движение с помощью оригинального программного обеспечения. Для этого устройство регистрирует активность определенных областей мозга.

    Следующий элемент системы представлен роботом, который непосредственно воплощает движение ноги по естественной траектории. Оснащенный высокоточными датчиками крутящего момента, он перемещает конечность человека в сторону цели, существующей в виртуальной реальности, на которой сосредоточен пациент. Оригинальное ПО призвано сделать траекторию максимально приближенной к движениям здоровой ноги.

    Завершающий элемент представлен наружным электростимулятором спинного мозга. Он состоит из поверхностных электродов, прикрепленных к спине в области позвоночника. Дело в том, что нейроны могут получать от мозга так называемый подпороговый сигнал, которого не хватает для активации. Такая внешняя стимуляция позволяет усилить недостаточный для движения сигнал, идущий от мозга и преодолеть сложившийся барьер. В итоге формируются стабильные нейронные связи, которые в дальнейшем могут работать уже без внешней стимуляции.

    Когда ослаб внутренний скелет, поддержит наружный

    Экзоскелет представляет собой реабилитационное устройство, которое надевается непосредственно на пациента и помогает ему в совершении движений. Существуют различные комплектации наружных скелетов для реабилитации как верхних, так и нижних конечностей. Они также поддерживают опорно-двигательный аппарат пациента, помогают в тренировках и восстановлении естественных движений.

    Спина

    Созданный компанией «Косима» спинальный нейропротез призван восстановить двигательную активность пациентов после инсульта и без хирургического вмешательства устранить постинсультный эффект волочения стопы.

    Устройство активируется движением любой здоровой конечности, куда прикреплен датчик. Он передают сигнал на устройство, зафиксированное на спине реабилитируемого. Пациент получает многоуровневую стимуляцию спинного мозга посредством переменного тока, что и позволяет усилить движение мышц напицента и тренировать их.

    Прибор успешно прошел клинические испытания и продемонстрировал восстановление двигательной активности стопы у пациентов уже спустя 3-5 тренировок у пациентов перенесших инсульт и травмы спинного мозга. Это привело к видимому улучшению качества ходьбы. К настоящему моменту устройство уже удалось зарегистрировать и вывести на рынок.

    Руки

    Активный экзоскелет руки с нейросетевым мышечным управлением соорудили ученые Научно-исследовательского института молекулярной электроники. 

    В устройстве они реализовали наружное считывание сигналов, исходящих от мышц человека и регистрацию положения руки. Специально обученная нейросеть, опираясь на эти сведения, способна предсказывать наиболее вероятную траекторию в промежутке 0,2–0,3 миллисекунд. Этот механизм активно естественного движения, которое намерен сделать человек. Скорость, которой удалось добиться, позволяет быстро и точно предугадывать направление движений с учетом индивидуальных особенностей каждого пользователя.

    Устройство призвано ускорить процесс моторной реабилитации у пациентов, перенесших инсульт. Также разработка облегчает процесс тренировок, поскольку прежде большинство экзоскелетов активировались лишь после нажатия кнопки пульта, а прописанная заранее траектория движений могла не подходить конкретному пользователю.

    Ноги

    Умную «машину для ходьбы» привели в движение ученые Новосибирского государственного технического университета.

    Устройство представляет собой экзоскелет, задающий правильные параметры траектории движений. С его помощью возможно восстановить утраченный вследствие инсульта навык ходьбы. Прибор надевается на человека и помогает ему буквально научиться заново  ходить, равномерно распределяя нагрузку на суставы и мышцы пациента.

    В данный момент инженеры и программисты вносят кррективы в алгоритмы управления экзоскелетом, а также модифицируют упоры для ног и прорабатывают оптмальный дизайн устройства.

    Защитить главный процессор организма

    Мозг контролирует все процессы в нашем теле и позволяет нам быть высокоразвитыми существами со способностью к самосознанию и сложным когнитивным функциям. Поэтому так важно беречь и помогать ему в процессе работы.

    Несколько простых правил, которые позволят поддержать здоровье мозга:

    • Включите в рацион жирные кислоты Омега-3 и Омега-6;
    • Обеспечьте себя достаточным количеством сна, ведь только так мозг может избавиться от накопившихся вследствие работы нейронов продуктов жизнедеятельности;
    • Занимайтесь физической активностью, чтобы усиливать циркуляцию крови и тренировать двигательные центры мозга;
    • Изучайте новое, решайте необычные задачи и добавьте в рутину свежие впечатления. Всё это служит для образования новых нейронных связей, которые в итоге могут компенсировать даже утраченные в ходе старения.

    Новые открытия в области неврологии всё больше приближают человечество к победе над неизлечимыми недугами головного мозга. А пока ученые занимаются разгадкой сложных механизмов его функционирования, мы можем продолжать поддерживать его здоровье методами, которые доступны уже сейчас. 

    Текст: Алена Маслова

    Новости

    читать все
    наверх