Ученые выяснили, как двигательная реабилитация перестраивает нейронные сети после травмы спинного мозга
Ученые Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета (КФУ) совместно с коллегами из Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» выяснили, что после повреждения спинного мозга двигательная реабилитация кардинально перестраивает работу его нейронных сетей.
Травма спинного мозга — одна из самых сложных медицинских проблем, с которой сталкиваются тысячи людей.
«Применение искусственного интеллекта для видеоанализа походки выявляет скрытые изменения, недоступные глазу, например улучшение стабильности шага, которая играет важную роль в координации движений. Было установлено, что регулярные тренировки на беговой дорожке помогают восстановить регулярность походки, в то же время у животных без реабилитации развиваются хаотичные двигательные паттерны, которые могут замедлять восстановление», — рассказала первый автор статьи, старший научный сотрудник НИЛ OpenLab Генные и клеточные технологии КФУ Татьяна Агеева.
Наряду с изменениями в биомеханике исследователи проанализировали и перестройки нервной проводимости с помощью методов сетевой физиологии. В частности, они наблюдали скрытое взаимодействие электрофизиологических показателей с движениями конечностей.
«Сетевой анализ показал, что у нетренированных животных поврежденный спинной мозг пытается компенсировать травму «хаотично». В то же время у крыс, занимавшихся на беговой дорожке, структура связей между спинномозговыми рефлексами и моторикой становится высокоорганизованной, что приближает их к показателям здорового организма», — сообщила руководитель исследования, главный научный сотрудник НИЛ OpenLab Генные и клеточные технологии КФУ Яна Мухамедшина.
Ученые отмечают, что полученные данные не только свидетельствуют о необходимости комплексного сетевого подхода к оценке реабилитации после травмы спинного мозга, но и позволяют более глубоко понять многогранные физиологические и биомеханические процессы, лежащие в основе посттравматических изменений в нейронных сетях, что поможет определить перспективные мишени для стимулирования его регенерации.
В дальнейшем исследователи планируют более углубленно изучить выявленные скрытые взаимосвязи, а в перспективе выяснить, как можно эффективно управлять происходящими изменениями с помощью тренировок для ускорения восстановления пациентов. Это необходимо, чтобы разработать персонализированные методы реабилитации, направленные не только на устранение последствий травмы, но и на активизацию естественных процессов восстановления организма.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда.