Международный научный коллектив, в состав которого вошли ученые СПбГУ, изучил, как электронная стимуляция кожных нервных волокон (афферентов) влияет на обработку сигналов у обезьян. Оказалось, что электрическое воздействие нарушает работу сенсомоторных нейронных сетей в спинном мозге — это доказывает необходимость поиска близких к естественным режимов электростимуляции при работе с различными сенсомоторными нарушениями. Результаты исследования опубликованы в издательстве Cell.
Среди наиболее тяжелых заболеваний, связанных с нарушением сенсомоторных функций — болезни Альцгеймера и Паркинсона. Наиболее распространенным способом их восстановления является нейростимуляция посредством электрического тока. Так, стимуляция спинного мозга позволяет восстановить локомоторную активность ног или мелкую моторику рук, то есть искусственно вызванная активность нейронной сети заменяет естественную. Однако, хотя технологии нейростимуляции уже применяются при сенсомоторных расстройствах, ее влияние на динамику состояния нейронных сетей исследовано мало.
Международный коллектив ученых, в состав которого вошла научная группа СПбГУ, занялась исследованием влияния электростимуляции на состояние лабораторных приматов НИЦ «Курчатовский институт». Авторы работы изучили, как электрическая стимуляция кожных афферентов — нервных волокон, которые передают информацию от кожи к центральной нервной системе, — влияет на обработку проприоцептивных сигналов (позволяющих определять положение тела в пространстве).
В качестве модельных животных для таких экспериментов лучше всего подходят обезьяны, поскольку они обладают схожим с человеком строением нервной системы. В этом исследовании у четырех обезьян была зарегистрирована внутриспинальная нейрональная активность при генерации проприоцептивных импульсов от лучевого нерва. При непрерывной стимуляции кожного нерва ученые оценивали, как спинной мозг определяет положение тела примата в пространстве. Оказалось, что проприоцептивные импульсы вызывали специфические ответы нейронной сети, которые нарушались одновременной кожной стимуляцией. Такое нарушение распространялось также на соматосенсорную кору головного мозга, указывая, что электрическая стимуляция может повлиять на естественную обработку информации ЦНС.
Эксперимент показал, что электрическое воздействие на кожные афференты нарушает работу сенсомоторных нейронных сетей в спинном мозге, причем создаваемые таким образом «помехи» распространяются дальше, вмешиваясь в работу коры головного мозга. Таким образом, ученым необходимо не только работать над усовершенствованием самих нейрональных электродов, но и уделять внимание поиску биомиметических режимов стимуляции, близких к естественным. Это позволит сделать терапию более эффективной.
