Реабилитация перестраивает нейросети спинного мозга

После травмы спинного мозга организм пытается компенсировать повреждение — но делает это хаотично, если не помочь ему тренировками. Российские ученые проанализировали, как реабилитация перестраивает нейронные сети, и нашли ключевое отличие между тренированными и нетренированными животными.

Без реабилитации нервная система пытается восстановиться хаотично

Источник: Unsplash

Сотрудники Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета (КФУ) совместно с коллегами из Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» изучили, как двигательная реабилитация влияет на нейронные сети после травмы спинного мозга.

Ученые использовали искусственный интеллект для видеоанализа походки животных. Это позволило выявить скрытые изменения, недоступные глазу, — например, стабильность шага, которая важна для координации движений. Сравнив две группы, они обнаружили: у животных, которые регулярно тренировались на беговой дорожке, походка становилась более устойчивой и ритмичной. А у тех, кто не получал реабилитации, двигательные паттерны оставались хаотичными.

ИИ-анализ походки выявил скрытые изменения, незаметные глазу

Источник: media.kpfu.ru

Исследователи также проанализировали перестройки нервной проводимости с помощью методов сетевой физиологии. Они наблюдали скрытую взаимосвязь электрофизиологических показателей с движениями конечностей. У нетренированных животных поврежденный спинной мозг пытается компенсировать травму хаотично. У крыс, занимавшихся на беговой дорожке, структура связей между спинномозговыми рефлексами и моторикой становится высокоорганизованной — как у здоровых организмов.

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.

Яна Мухамедшина

главный научный сотрудник НИЛ OpenLab Генные и клеточные технологии КФУ

Полученные данные подтверждают необходимость комплексного сетевого подхода к оценке реабилитации. Они помогают понять, какие физиологические процессы лежат в основе посттравматических изменений, и определить перспективные мишени для стимулирования регенерации. В будущем специалисты планируют выяснить, как управлять этими изменениями с помощью тренировок, чтобы разработать персонализированные методы реабилитации. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Network Physiology.

Ранее Наука Mail писала о том, что ученые добились возвращения двигательной, сенсорной и тазовой функций у свиней после полного пересечения спинного мозга.