Стимуляція м'язів світлом може незабаром вилікувати параліч
Оновлення екзоскелета
Роботизовані екзоскелети, які допомагають людям, знову стикаються з паралічем або ушкодженнями хребта, можуть незабаром зазнати серйозну зміну парадигми. Сучасні сучасні системи можуть допомогти людям відновити деякий контроль над своїми м'язами за допомогою контрольованої електричної стимуляції, але команда вчених з Массачусетського технологічного інституту вперше навчилася надійно управляти м'язами з точними імпульсами світла.
Оптогенетика - це тип нейронної стимуляції, яка активує світлочутливі білки, звані опсини, які знаходяться в нервовій системі. У дослідженні, опублікованому в четвер у журналі Nature Communications, вчені використовували оптогенетіческую стимуляцію для програмування рухів мишей, які були генетично змінені так, щоб нерви, контролюючі їх м'язи, реагували на візерункові спалаху світла.
Команда змогла змусити мишей виконувати руху, які відповідають тому, як будуть рухатися їх ноги, якщо вони піднімаються по сходах або йдуть по лінії, Шрія Шрінівасан, кандидат наук в Гарвард-МІТ, Медичні науки і технології, яка працювала над дослідний проект, який пояснив футуризм.
«Для пацієнтів з виснажливими станами спинного мозку, - каже Срінівасан, - оптогенетики« може істотно поліпшити їх рухливість і функцію ».
І протягом наступних 20-30 років Срінівасан вважає, що досягнення її команди можуть пробитися в сферу медицини людини.
Електрика відключено
У порівнянні з випробуваннями, в яких вони використовували електрику для управління ногами мишей, оптогенетіческая стимуляція була точнішою, більш надійної і також приводила до меншої м'язової втоми. Виявляється, більша частина відмінностей полягає в тому, як електрика і світло активують м'язові волокна.
«Скажімо, ви сидите в кріслі, ви активуєте тільки маленькі моторні блоки, щоб тримати спину прямо», - сказав Шрінівасан Futurism. «Якби ви активували великі (які ви зазвичай використовуєте для виконання тяги), ви б дуже швидко втомилися. Електростимуляція зазвичай спочатку набирає найбільші волокна, а це означає, що пацієнт біжить марафон, викликаючи легку втому ».
З іншого боку, оптогенетики починається з найдрібніших волокон і йде вгору. «Це дозволяє йому виконувати активацію протягом більш тривалих періодів часу зі зменшеною втомою», - сказав Срінівасан.
Крім того, час відновлення від втоми, викликаної електростимуляцією, набагато довше, ніж від оптогенетіческой стимуляції, яка, як з'ясували вчені, працює циклічно. У дослідженні описується, як опсини - знову ж таки, білки, які реагують на світло - як ніби перевертаються між станами «включено» і «вимкнено».
Це означає, що навіть при постійному потоці світла білки знову включаться і повернуться до базових рівнях продуктивності після періоду виснаження. З іншого боку, електрично стимульовані м'язи ніколи не поверталися до вихідної точки протягом періоду експерименту.
«Це буде дуже важливо для клінічного застосування», - сказав Срінівасан. «Скажімо, у нас є екзоскелет, що приводиться в дію системою оптогенетики. Якщо пацієнт йде 10 хвилин і починає втомлюватися, після деякої потенційної тимчасової труднощі він зможе продовжувати ходити і відновлювати темп ».
Ранні дні
Перш ніж створити такий екзоскелет, належить виконати велику роботу. Дослідження Срінівасан вперше продемонстрували, що оптогенетики може надійно контролювати ноги миші і що вона безперечно краще підходить для цього завдання, ніж електростимуляція; це важлива рання робота, але вона далека від клінічних досліджень на людях.
Одним з основних перешкод є той факт, що миші в цих експериментах були генетично змінені, щоб їх м'язи ніг реагували на світло - людям, які хочуть використовувати оптогенетики для лікування свого паралічу або пошкодження спинного мозку, можливо, буде потрібно пройти аналогічний процес.
Але, що набагато менше суперечок, ніж це звучить - це не що інше, як останні новини з тих близнят, які народилися після того, як їх генетика зміненими зародками. Срінівасан зазначає, що в даний час проводяться сотні клінічних випробувань, присвячених вивченню генної терапії у людей, деякі з яких пов'язані з оптогенетики.
«Для пацієнтів з виснажливими станами спинного мозку, включаючи параліч і основні патології рухових нейронів, оптогенетики була б більш прийнятною, оскільки це могло б радикально поліпшити їх рухливість і функцію», - сказав Срінівасан.
Джерела: IEEE Spectrum
