Ученые заставили парализованных крыс бегать

Как отмечает MEMBRANA, любопытно, что движение во всех направлениях при этом осуществляется без участия мозга грызуна.

Крысы с повреждениями спинного мозга не чувствуют свои задние лапы, однако они при этом могут ходить, бегать, шагать в сторону и назад, и для этого им даже не обязательно восстанавливать сеть нейронов между мускулами ног и головным мозгом. К такому выводу пришла группа нейробиологов, руководил которой профессор Грегуар Куртин из университета Цюриха.

В норме головной мозг отсылает сигналы мускулам, соответственно, имеет место произвольное управление конечностями. В отсутствие такой связи работает расположенный в спинном мозге центральный генератор образцов (CPG), который может позволить искалеченным крысам или мышам передвигаться точно так же, как и здоровым.

Ранее ученые выяснили, что его можно заставить работать при помощи специальных лекарств (имитирующих различные нейромедиаторы) или стимуляции электричеством.

Некоторые научные группы, используя два метода по отдельности, добились ритмичного движения задних лап животных, однако ни в одном из экспериментов подопытные существа не смогли самостоятельно держать вес своего тела, отмечает Куртин в пресс-релизе университета.

Куртин и его коллеги решили скомбинировать два подхода. Для этого они сначала ввели крысам лекарства (одно из них имитировало эффект важного нейромедиатора серотонина), а потом через вживленные под кожу электроды начали посылать в спинной мозг повторяющиеся электрические сигналы. Грызуны снова пошли, а через два месяца тренировок опять научились держать свой собственный вес.

Интересно, что при изменении направления движения бегущей дорожки в течение буквально одной секунды крыса также начинала перебирать лапами в другую сторону. Задние конечности при этом «адаптировались» без участия головного мозга. Центральный генератор образцов будто сам решал, как работа мускулов должна подстроиться под изменившиеся условия.

Не совсем ясно, почему грызунам помогла именно сумма методов. В своей статье, опубликованной в журнале Nature Neuroscience, ученые предполагают, что лекарственные вещества подготавливают сеть нейронов к работе, а стимуляция электрическим током её активирует.

Если выяснится, что подобной независимой сетью нейронов обладают и люди, то новая методика может быть использована и для них. Куртин считает, что на ее создание уйдет около четырех лет. А пока швейцарские ученые продолжают свои исследования и разрабатывают нейропротез, который можно было бы вживить под кожу. Грызуны уже обзавелись одним таким устройством (три сантиметра в длину, несколько десятых долей миллиметра в толщину), который им внедрили между позвоночником и спинным мозгом.

Сейчас Куртин и его коллеги раздумывают над методикой протезирования человека. Скорее всего, устройство будет внедряться ниже травмированного места, а управление электрическими сигналами осуществляться при помощи беспроводного соединения. Также необходимо решить, как постоянно вводить заменители серотонина поближе к «поломанным» нейронам, чтобы не повлиять на работу других отделов нервной системы.

Другие исследователи отмечают, что, несмотря на столь радужные перспективы, вопрос о применимости находки к человеку пока остается открытым. Во-первых, не ясно, присутствует ли CPG у людей, во-вторых, может ли он работать независимо от головного мозга, в-третьих, швейцарские ученые не решили проблему балансирования (которое контролирует мозг). Однако на третье возражение у Куртина ответ есть: можно снабдить человека специальными ходунками, которые помогут ему сохранять равновесие во время ходьбы.

Напомним, медики и биологи разных стран намерены сократить до минимума количество экспериментов с участием мышей и крыс. В качестве альтернативы британские ученые предлагают использовать насекомых, а швейцарские — простейшие микроорганизмы.

В настоящее время ученые мира активно используют мышей и крыс для проведения различных опытов. Считается, что во многих случаях они реагируют на медикаменты точно так же, как человек. Конечно, количество опытов на животных ученые стараются свести к минимуму, а в некоторых областях исследований — например, при разработки косметических средств, — они и вовсе законодательно запрещены, однако совсем обойтись без них пока не удается.