Травма спинного мозга – одна из самых сложных медицинских проблем, с которой сталкиваются тысячи людей. Ученые Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета совместно с коллегами из Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» выяснили, что после повреждения спинного мозга двигательная реабилитация кардинально перестраивает работу его нейронных сетей.
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 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 Яна Мухамедшина.
Полученные казанскими исследователями 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 ученые 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.
Исследование – важный шаг к пониманию того, как организм реагирует на повреждение спинного мозга и насколько сложным, и комплексным представляется этот процесс. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) No. 23-75-1004.
Результаты исследования опубликованы в журнале Frontiers in Network Physiology.
Источник: Минобрнауки России
