Как часто необходимо заниматься сексом? Советы уролога.
Мужское здоровье во многом зависит от работы предстательной железы. О том, какие факторы влияют на ее состояние и о профилактике заболеваний простаты рассказал практикующий уролог-андролог с Он Клиник Усть-Каменогорск Нам Аркадий Анатольевич.
Каких заболеваний простаты стоит прежде всего опасаться мужчинам?
Большая часть заболеваний у мужчин старше 40 лет является всего лишь следствием нарушения работы мочеполовой системы, то есть в результате воспаления железы простаты.Самое распространенное заболевание простаты — это простатит. Выделяют острую и хроническую форму этого заболевания. Заболевание достаточно распространено и диагностируется у более 80% половозрелых мужчин. В последнее время диагноз значительно помолодел, и уже выявляется в возрастной категории от 20 до 35 лет. Если ссылаться на статистические исследования, то можно сказать, что простатит выявляется у каждого 10 пациента.
Отчего возникает простатит?
Причиной появления как острого, так и хронического простатита в большинстве случаев является инфекция. Очагом инфекции может являться любое воспаление: плохие зубы, парапроктит, гастрит, энтероколит. Любая инфекция в кровеносных или лимфатических сосудах может попасть в предстательную железу.
Развитие хронической инфекции и воспаление простаты может начаться только при “сбоях” в самой железе. На первом месте среди них стоит нарушение кровообращения, застойные явления в малом тазу. Они возникают у пациентов, которые ведут сидячий, малоподвижный образом жизни, у которых нарушается питание предстательной железы – это играет решающую роль.
Как связаны между собой заболевание простаты и сексуальная жизнь мужчин?
Это очень индивидуально, одним необходимо 2 раза в день, другим достаточно 1-2 раза в неделю. Нередки ситуации, когда желания супругов по этому поводу не совпадают, но в подобных случаях нужно как-то договариваться.
Если мужчина долго не занимается сексом, у него также могут атрофироваться мышцы полового члена. Например, если человека положить на несколько месяцев в постель, а потом попросить ее резко встать, то он может пошатнуться и упасть. Потому, что атрофируются мышцы нижних конечностей./
Одной из проблем пациента с хроническим простатитом – преждевременное семяизвержение. При подобном нарушении возникает страх — пациент боится секса в связи с тем, что неудовлетворённая женщина может распространить информацию о том, что он «скорострел». И появляется сразу комплекс проблем – застойные явления в результате воздержания провоцируют простатит, а страх ожидания закрепляет механизм психологической эректильной дисфункции. В результате такие мужчины начинают заниматься сексом в состоянии алкогольного опьянения, чтобы увеличить время до наступления оргазма, что ещё хуже и дополнительно сказывается на сосудах.
Влияет ли профессиональная среда на мужское здоровье?
Однозначно влияет. Можно выделить несколько категорий профессий, входящих в группу риска. В первую очередь это водители, люди, работающие в офисах, сидя за столом, операторы на различных промышленных объектах, где работа предполагает длительное нахождение в положении сидя. Я, как многие мои коллеги, таким людям рекомендую после часа нахождения, в положении сидя, если это возможно, вставать и делать несколько приседаний.
В связи с нерегулярным сексом и длительным воздержанием профессиональный риск простатита есть у моряков, которые на длительное время (4-5, иногда 7-8 месяцев) уходят в рейс и не имеют возможности заниматься сексом. Таким людям я рекомендую мастурбацию в обязательном порядке.
Насколько, по вашему мнению, влияют скрытые половые инфекции на развитие простатита?
Влияют, и не только скрытые. Гонорея и трихомоноз очень часто осложняются инфекционным простатитом. Если говорить о скрытых инфекциях, то опасность представляет хламидиоз, уреаплазма и микоплазма— при дефиците и угнетении иммунитета эти условно не болезнетворные микробы также способны вызвать воспаление.
Какую рекомендацию вы считаете самой важной для тех, кто находится в “группе риска”?
Беречь свое здоровье — это относится ко всем мужчинам. Не допустить заболевания гораздо проще, чем бороться с ним. При жалобах и тем более при нарушении половой функции нужно посетить врача-уролога. Мужчинам старше 40 лет я рекомендую профилактически посещать уролога один раз в год.
Для комплексного обследования предстательной железы, запишитесь на прием в Он Клиник по номеру 25-00-70. Только квалифицированный врач сможет поставить точный диагноз, и назначить эффективное лечение. Также вы можете записаться на прием онлайн.
Опутывающий мозг нейрон и тайна клауструма
Институт Аллена по изучению мозга
Еще в 2005 году первооткрыватель структуры ДНК Фрэнсис Крик, обратившийся в конце жизни к нейронаукам, и Кох опубликовали статью, в которой предположили, что клауструм (или ограда) — это некое материальное основание для сознания. Как рассказывает известный нейробиолог и популяризатор нейронаук Вилейанур Рамачандран, при их последней встрече Крик, не доживший до выхода их статьи с Кохом, сказал ему: «Рама, я думаю, что секрет сознания заключается в Claustrum, не так ли? Иначе зачем эта крошечная часть подключена к столь многим структурам мозга».
Спустя 10 лет после смерти Крика произошло очень важное, но пока что, увы, единичное открытие. Невролог Мохаммад Кубесси из Университета Джорджа Вашингтона лечил от эпилепсии 54-летнюю женщину, у которой был частично удалён гиппокамп. Предварительно учёные пытались с помощью стимуляции выяснить, какая из областей мозга вызывает припадки. В одном из экспериментов электрод вживлялся в область клауструма.
Когда его включили, пациентка впала в ступор. Она не отвечала на вопросы и безучастно смотрела в пространство. Прерывание стимуляции привело к тому, что пациентка пришла в себя, но ничего не помнила о том, что с ней случилось. Эффект повторялся в течение двух дней, после чего зона для лечения была найдена. С тех пор эксперименты с клауструмом не проводились, и пока что неизвестно, как он связан с сознанием: единичный эксперимент с не совсем нормальной пациенткой (удалена часть гиппокампа, эпилепсия) не может считаться достаточным. Тем не менее, новое открытие Коха даёт нам новые данные и новые объекты для экспериментов.
Последствия ЭКО
Суть процедуры ЭКО заключается в том, что доктор помогает яйцеклетке и сперматозоиду встретиться. Встреча происходит в пробирке, после чего оплодотворенная женская клетка подсаживается в матку. При благополучном исходе наступает беременность.
Риски ЭКО
Эффективность ЭКО составляет 30–40 %, при этом организму умышленно причиняется вред, а выносить и родить малыша получается далеко не всегда. Искусственное оплодотворение переносится женским организмом непросто. Последствиями процедуры могут быть:
Большинство последствий связаны с употреблением гормональных препаратов. Кроме того, риски существуют и для ребенка. Так, некоторые ученые уверены, что родившиеся «из пробирки» малыши чаще болеют раком и в будущем сами не смогут стать родителями.
Последствия ЭКО для здоровья на стадии подготовки
О последствиях необходимо задуматься еще на стадии принятия решения и подготовки к процедуре. Большинство рисков связано с употреблением специальных лекарственных препаратов.
Каковы последствия ЭКО?
Гормональная терапия
Стимуляция женского организма к будущей беременности, как правило, проводится с использованием гормонов. Они оказывают колоссальную нагрузку на все системы, и изменение гормонального фона часто становится причиной появления шума в ушах и ослабления слуха, нарушения зрения, кровотечений, напоминающих менструацию, повышения давления. Нередко отмечаются кожные раздражения, сухость во влагалище, ухудшение аппетита, нарушение метаболизма, потеря веса или, наоборот, увеличение массы тела, изменение настроения.
Стимуляция яичников
Стимуляция приводит к росту фолликулов, в которых образуются яйцеклетки. Применение специальных препаратов приводит к увеличению молочных желез, болям внизу живота, патологическому скоплению жидкости в грудной клетке, вздутию живота или диарее.
Кисты
На стадии подготовки к ЭКО редко, но образуются кисты. Они могут разрываться, что вызывает кровотечение в малом тазу. Лечение в этом случае предполагает хирургическое вмешательство, при котором удаляют кисты или яичники.
Последствия ЭКО во время беременности
Закрепление эмбриона в матке и наступление беременности — прекрасная новость для будущей мамы. Однако не сразу (и не всегда) могут появиться осложнения.
Чем отличается беременность после ЭКО
Как правило, в матку подсаживают несколько оплодотворенных яйцеклеток (до трех штук), и, если все они приживаются, наступает многоплодная беременность. В этом случае нагрузка на организм увеличивается в разы, сильно страдает позвоночник, велик риск наступления преждевременных родов. Чем больше детишек в животе у мамы, тем меньше они весят и тем больше подвержены разным внутриутробным заболеваниям. Чтобы не допустить серьезных осложнений, врачи предлагают провести редукцию — процедуру, при которой удаляют один или несколько эмбрионов. Принять подобное решение родителям довольно трудно, но иногда оно является неизбежным.
При ЭКО может наступить внематочная беременность, сопровождающаяся разрывом трубы. При этом на УЗИ врач не находит плод в полости матки, а женщина чувствует сильные боли внизу живота, теряет сознание, открывается кровотечение. Разрыв трубы — прямая угроза жизни, здесь требуется неотложная помощь.
Некоторые гинекологи считают, что у детей, рожденных в результате ЭКО, вероятность аномалий в развитии выше, чем у малышей, появившихся на свет естественным путем. Есть и противники данной теории, которые связывают патологии с другими вредоносными факторами. С другой стороны, статистика показывает, что, например, случаев синдрома Дауна или синдрома Патау у ЭКО-детей не больше, чем у малышей, родившихся в результате обычного оплодотворения.
Психологические проблемы
При экстракорпоральном оплодотворении основная нагрузка ложится на плечи женщины. Походы к доктору, прием лекарств, строгое соблюдение предписаний, беспокойство за малыша — все это может привести к плохому самочувствию, повышенной усталости, раздражительности. Такие проявления сугубо индивидуальны, и период долгожданной беременности может оказаться для будущей мамы очень счастливым.
Психологическая поддержка при ЭКО очень важна
У некоторых женщин, однако, появляются проблемы. У них снижается самооценка, возникает депрессия или повышенная тревожность. Иногда семейные пары скрывают, что в скором времени станут родителями и что зачатие произошло не естественным способом, не желая подвергаться «допросу» со стороны друзей и знакомых. Это трудно, так как именно в такой период мужчина и особенно женщина нуждаются в поддержке и одобрении со стороны окружающих.
Женщина после ЭКО
Искусственное зачатие несет в себе последствия и для будущего. После рождения ребенка у мам появляются заболевания щитовидки и кардиомиопатия, климакс может наступить раньше срока. Тот факт, что после ЭКО снижается продолжительность жизни, является распространенным мифом, то же самое касается и развития рака. Большинство врачей не находят прямой связи между ЭКО и образованием злокачественной опухоли. Важно помнить: если после родов состояние здоровья ухудшилось, его можно поправить, вовремя обратившись к врачу.
Будет ли другим ребенок после ЭКО?
Негативные последствия ЭКО наступают не всегда. Не стоит опасаться, что они проявятся все и сразу. Чтобы исключить возможные риски, необходима тщательная диагностика состояния организма еще до процедуры.
Видео: о страхах и опасениях ЭКО
Врач-репродуктолог, врач акушер-гинеколог высшей квалификационной категории, врач-эндоскопист / Доктор медицинских наук, член Российской ассоциации репродукции человека, член Ассоциации гинекологов-эндокринологов России
Нейроинтерфейсы: как наука ставит людей на ноги
Нейроинтерфейсы: как наука ставит людей на ноги
Роботизированный экзоскелет, управляемый нейроинтерфейсом.
Автор
Редакторы
Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: В СМИ часто можно услышать о проектах, которые помогают парализованным людям взаимодействовать с окружающим миром. Но в этой статье мы поговорим о не менее интересной, но более обойдённой вниманием теме — о нейроинтерфейсах, помогающих людям с параличом конечностей восстанавливать самостоятельную двигательную активность.
Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021
Эта работа опубликована в номинации «Своя работа» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.
Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.
Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.
Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Более 5 миллионов человек в мире страдают от разной формы параличей, основные причины которых — инсульт (34%) и повреждение спинного мозга (24%).
Инсульт в настоящее время является одной из основных причин инвалидизации населения. В России ежегодно регистрируется более 450 000 инсультов, и инвалидами становятся 70–80% выживших после инсульта, причём примерно 20–30% из них нуждаются в постоянном постороннем уходе.
За последние 70 лет количество больных с травмой спинного мозга возросло в 200 раз, и в России подобные повреждения ежегодно получают более 8 000 человек. Чаще всего это приводит к неспособности больного самостоятельно передвигаться и обеспечивать свои основные потребности. В результате использования инвалидной коляски уменьшается физическая активность, что провоцирует развитие ряда заболеваний: болезни сердца, остеопороз, пролежни. Поэтому идет активный поиск альтернативных методов восстановления способности двигаться. Одной из самых новых разработок в этом направлении является нейроинтерфейс.
Нейроинтерфейс (он же интерфейс «мозг-компьютер», ИМК) — система, позволяющая передавать сигналы мозга напрямую на внешнее устройство (это может быть инвалидная коляска, экзоскелет, компьютер и др.), фактически управлять «силой мысли» (рис. 1).
В «Биомолекуле» можно более подробно прочитать про историю развития нейрокомпьютерных технологий, а также про современный проект Neuralink Илона Маска [1], [2].
Рисунок 1. Схема работы ИМК.
адаптировано по материалам сайта Tritriwulansari
Методы регистрации сигналов мозга
Первое звено в схеме работы ИМК — это получение сигнала от мозга. Для этого используют следующие методы:
Сейчас в ИМК для получения информации об электрической активности мозга наиболее часто применяют ЭЭГ, так как она имеет высокое временное разрешение (электроды позволяют считывать немедленную активность отдельных участков мозга), относительно дешева, портативна и не представляет риска для пользователей. ИМК, основанные на ЭЭГ, состоят из набора сенсоров, улавливающих ЭЭГ-сигналы от различных областей мозга. Однако качество сигналов ЭЭГ ухудшается из-за того, что сигнал проходит через скальп, череп, а также множество других слоев, что создает шум.
Для уменьшения шума и улучшения качества записи прибегают к инвазивным способам — имплантированию внутрь черепа набора микроэлектродов [3]. Это подразумевает значительный риск для здоровья, из-за чего их редко задействуют в экспериментальной практике. В исследованиях ИМК существуют два инвазивных подхода: электрокортикография (ЭКоГ), при которой электроды располагаются на поверхности коры головного мозга, и интракортикальная запись нейронной активности — когда датчики имплантируют в кору (рис. 2). Такие решения в настоящее время применяют крайне редко, только в исключительных случаях: либо когда пациенту и так предстоит операция на мозге, либо когда это единственный шанс на возвращение возможности взаимодействовать с окружающим миром.
Рисунок 2. Схема расположения электродов для ЭЭГ, ЭКоГ и интракортикальных микроэлектродов.
Сенсомоторный ритм и моторная кора
Как мы уже говорили, цель ИМК — улавливание намерения пользователя посредством регистрации его мозговой активности. При регистрации мозговой активности с помощью ЭЭГ мы получаем графическое изображение сложного колебательного электрического процесса, в котором можно выделить ряд определённых ритмов, которые отличаются между собой по амплитуде и частоте: альфа, бета, дельта, мю и другие. Сейчас нас интересует мю-ритм, так как именно на его основе работают нейроинтерфейсы, используемые в нейрореабилитации движений.
Мю-ритм, или сенсомоторный ритм (СМР), имеет частоту 8–13 Гц и регистрируется над моторной областью коры головного мозга, расположенной в задней части прецентральной извилины (рис. 3). Подавление мю-ритма происходит тогда, когда человек совершает какое-либо движение или воображает выполнение движения — это называется десинхронизацией, связанной с событием (event-related desynchronization, ERD). Это происходит потому, что нейроны, которые до этого возбуждались синхронно, приобретают индивидуальные, не похожие друг на друга паттерны возбуждения. При этом человек может тренироваться в воображении движений, и со временем подавление мю-ритма при этом становится всё более выраженным, что используют при обучении управлению ИМК.
Для моторной коры характерна топическая организация. Это значит, что каждому участку коры соответствует определённый участок тела, который она контролирует. На рисунке 3 изображен гомункулус Пенфилда, части тела которого пропорциональны зонам мозга, в которых они представлены. Как видно из рисунка, представительства верхних и нижних конечностей находятся достаточно далеко друг от друга, благодаря чему возможно раздельное распознавание нейроинтерфейсом воображения движений рук и ног.
Рисунок 3. Соматосенсорный и моторный гомункулус.
адаптировано по материалам сайта BioNinja
Обратите внимание, что представительство нижних конечностей в моторной коре значительно меньше представительства верхних. Это легко объяснимо наличием мелкой моторики рук: мозгу нужно контролировать множество отдельных мышц пальцев. У ног же, наоборот, мало мышц, которыми нужно управлять, и они более крупные. К тому же видно, что представительство нижних конечностей попадает в межполушарную щель, что затрудняет распознавание сигналов ЭЭГ, генерируемых при воображении движений разных групп мышц ног. Поэтому использование ИМК для ног вызывает определённые сложности, и большинство существующих научных работ по нейрореабилитации с помощью ИМК посвящено именно верхним конечностям, так как с их воображением проще работать. В лаборатории физиологии движений Института физиологии им. И.П. Павлова РАН, где работает автор, проводят исследования, направленные на изучение процессов реабилитации нижних конечностей, а также на возможность применения при этом чрескожной электростимуляции спинного мозга (ЧЭССМ) и специальных практик, помогающих увеличить эффективность управления ИМК [4].
Как эффективно воображать движения
Известны следующие особенности воображения движений, которые повышают его эффективность:
Кроме того, нами было показано, что эффективность воображения движений зависит от личностных характеристик человека [15].
Для эксперимента было набрано 44 человека с ведущей правой рукой. Все они проходили тестирование по опроснику Кеттелла, который определяет 16 основных индивидуальных особенностей. Далее испытуемые управляли ИМК, основанном на воображении движений рук. Оказалось, что при воображении движений правой руки успешнее экспрессивные чувствительные экстраверты, а при воображении движений левой руки — практичные, сдержанные, скептичные и не очень общительные люди.
Мы предполагаем, что это можно объяснить разным уровнем содержания дофамина в правом и левом полушариях, а также разницей в способах кодирования информации о движениях [16]. Более подробно об этом можно прочитать в статье, опубликованной автором и коллегами в журнале «Доклады Академии наук» [15]. Знание личных психологических параметров пользователя ИМК может помочь в разработке индивидуальных тренингов и методов подготовки перед управлением нейроинтерфейсами.
Зачем же нужно воображение движений и работа с нейроинтерфейсами? Как это может помочь людям с нарушениями движений? Разберём эти вопросы на примере двух самых распространенных причин двигательных расстройств — инсульта и травмы спинного мозга.
Механизмы нейропластичности
При инсульте происходит острое нарушение кровоснабжения головного мозга (либо в результате закупоривания сосуда тромбом — ишемический инсульт, либо в результате кровоизлияния — геморрагический). Так как вместе с кровью к нейронам перестаёт поступать всё, что необходимо им для жизнедеятельности, участки мозга, где остановилось кровообращение, отмирают. И если это зоны, отвечающие за двигательную активность — например, моторная область коры, то у больного возникает гемипарез, снижение силы мышц одной стороны тела, или гемиплегия, полный паралич половины тела.
Восстановление двигательной функции осуществляется в основном за счет механизмов нейропластичности — способности мозга изменяться под действием опыта: устанавливать новые связи между нейронами, разрушать старые и ненужные, восстанавливать утраченные после повреждения. В данных процессах принимают участие не только нейроны, но и клетки нейроглии, а также сосудистая система [17]. Также изменяется активность синапсов и их количество [18]. Для активации данных механизмов в медицине применяется двигательная реабилитация. Однако у пациентов с параличом или высокой степенью пареза осуществление реальных движений невозможно, поэтому прибегают к тренировкам с ИМК, основанном на воображении движений. При представлении движений активируются те же зоны мозга, которые также участвуют в подготовке реального действия и в его совершении, вследствие чего такая нейрореабилитация становится реальной [19].
Благодаря таким реабилитационным тренировкам происходит перестройка нейронов вокруг повреждённой области: увеличивается объём серого вещества в двигательной зоне мозга, а соседние участки берут на себя утраченные функции [20]. Двигательные области неповреждённого полушария также участвуют в этом процессе.
Эффективность этих занятий может быть повышена за счёт использования биологической обратной связи — зрительной или тактильной — когда пациент видит на экране монитора, насколько хорошо он справляется с заданием (воображением движения конечности), или когда он чувствует вибрацию от специального прибора при успешном выполнении задачи.
Также существуют системы, дающие двигательную обратную связь: например, когда человек воображает движение правой ноги, приводя её в движение специальным механизмом. По такому принципу работает система «Биокин» (ООО «Косима»), разработанная под руководством Герасименко Ю.П. (Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН) (рис. 4) [21]. Она включает в себя обратную связь, функциональную электростимуляцию (ФЭС) и чрескожную электростимуляцию спинного мозга (ЧЭССМ), что делает её высокоэффективным инструментом в области нейрореабилитации нижних конечностей [22].
Рисунок 4. Биокин. Комплекс для нейрореабилитации нижних конечностей, основанный на применении ИМК с обратной связью, ФЭС (функциональной электростимуляции) и ЧЭССМ (чрескожной электростимуляции спинного мозга).
Такие системы позволяют замкнуть сенсомоторную петлю: от посылаемого мозгом эфферентного (исходящего) сигнала двигательной активности к афферентному (приходящему) сигналу о сенсорной обратной связи (рис. 5) [23].
Рисунок 5. Нейропластичность, вызываемая использованием ИМК, основанном на воображении движений. При повреждении моторных областей коры реальное движение становится невыполнимым, поэтому для активации процессов нейропластичности остаётся только возможность воображения движений. Использование ИМК со зрительной и тактильной обратной связью обеспечивает усиление этих процессов.
Данный механизм реабилитации может объяснить концепция пластичности Хебба: при одновременной активации двух связанных друг с другом нейронов усиливается их синаптическое взаимодействие, что приводит к более надёжному контакту между ними (рис. 6). Если предположить, что передача сигнала от моторной коры головного мозга к мышцам конечностей была нарушена из-за инсульта или травмы, то одновременная активация сенсорной и моторной коры может усиливать ранее неактивные контакты между нейронами за счет пластичности и таким образом вести к восстановлению двигательной функции конечностей [24].
Рисунок 6. Механизм пластичности Хебба. Усиление синаптического взаимодействия между двумя нейронами происходит из-за повторяющейся стимуляции постсинаптической клетки пресинаптической клеткой.
Рисунок 7. Образование новый нейронных связей в области повреждения спинного мозга (ПСМ).
При восстановлении двигательной функции после травмы спинного мозга задействованы те же механизмы нейропластичности. При таком повреждении часть нервных волокон, в том числе двигательных, оказывается прервана, что вызывает паралич конечностей, а часть сохраняет свою целостность. Благодаря этому при проведении нейрореабилитации существует возможность активации процессов нейропластичности: неповреждённые волокна образуют синаптические связи с двигательными нейронами (мотонейронами), которые, в свою очередь, передают сигнал мышцам (рис. 7) [25].
Для увеличения эффективности нейрореабилитации при помощи ИМК часто дополнительно используют функциональную электростимуляцию мышц (ФЭС). Она обеспечивает сокращение мышцы в тот момент, когда пользователь воображает движение с участием этой мышцы (рис. 8) [26]. Это приводит к усилению нейропластичности по механизму Хебба: происходит одновременная активация моторных областей головного мозга, передающих сигнал мотонейронам спинного мозга, и чувствительных нейронов, активируемых сокращающейся под влиянием ФЭС мышцей, что замыкает сенсомоторную петлю.
Рисунок 8. Система ИМК-ФЭС. При воображении движений сигнал из моторной коры обрабатывается компьютером (ПК) и передаётся к прибору функциональной электростимуляции (ФЭС), который вызывает сокращение соответствующей мышцы. Далее сигнал от мышцы передается в сенсорную кору, обеспечивая обратную связь.
Электростимуляция спинного мозга
В последние годы большую эффективность в нейрореабилитации после повреждения спинного мозга показала его электростимуляция (ЭССМ). Спинной мозг имеет два утолщения: в области шеи и поясницы, что соответствует месту выхода из них корешков двигательных нейронов верхних и нижних конечностей. В поясничном утолщении спинного мозга находятся специализированные нейронные сети, обеспечивающие автоматический процесс шагания (генераторы шагательных движений, ГШД). Иными словами, если наложить на твердую оболочку спинного мозга в месте поясничного утолщения электроды, подающие ток определенной амплитуды и частоты, можно вызвать непроизвольные шагательные движения даже у людей с параличом нижних конечностей [27]. Однако такой способ требует хирургического вмешательства, так что существует риск развития послеоперационных осложнений.
В настоящее время наиболее безопасной и безболезненной считается чрескожная электростимуляция спинного мозга (ЧЭССМ). На видео 1 (Edgerton Lab, University of California) можно видеть, как вызываются непроизвольные шагательные движения ног при облегченном положении больного, с подвешенными на рамах-качелях ногами [28].
Видео 1. Непроизвольная ходьба при чрескожной электростимуляции спинного мозга.
При использовании ЧЭССМ появляется вопрос правильного расположения стимулирующих электродов. Если при установке инвазивных электродов во время операции хорошо различимы сегменты и корешки спинного мозга, то при установке накожных электродов могут возникнуть затруднения с нахождением нужного участка. Данную задачу решают с помощью подачи одиночных импульсов на электрод и регистрации рефлекторных мышечных ответов — ведь каждому сегменту спинного мозга соответствуют строго определённые группы мышц.
Также существует проблема недостаточной амплитуды посылаемых импульсов — из-за дегенеративных процессов при повреждении спинного мозга требуется большая амплитуда стимуляции для получения нужного ответа. Однако это чревато получением ожогов. В нашей лаборатории было создано оптимальное устройство для неинвазивной электрической стимуляции спинного мозга [29].
Кроме того, была разработана система, детектирующая фазы шагательного цикла в онлайн-режиме и стимулирующая спинной мозг согласно этим фазам [30]. Во время ходьбы в разные моменты напрягаются разные мышцы, и под определёнными углами сгибаются суставы, что можно регистрировать специальными приборами — акселерометрами и гироскопами. Обе ноги движутся скоординировано, и на основании положения одной ноги можно предсказать положение другой. Принцип работы системы следующий: пациенту с гемипарезом на здоровую ногу накладываются датчики движения, которые передают сигнал к прибору для ЧЭССМ. Он, в свою очередь, стимулирует в определённые моменты времени группы мотонейронов спинного мозга, отвечающих за движение мышц-сгибателей и разгибателей ноги, что способствует нормализации ходьбы и восстановлению движения пораженной конечности.
Успехи современной нейрореабилитации
Самым масштабным исследованием в области нейрореабилитации с использованием ИМК, основанного на воображении движений, является работа Donati с соавторами, опубликованная в Nature в 2016 году [31]. В этом исследовании приняли участие восемь человек с параличом нижних конечностей, вызванным повреждением спинного мозга. Для них была разработана специальная система реабилитации, включающая в себя шесть этапов с увеличивающейся сложностью, и с каждым пациентом было проведено около 255 (!) сессий в течение года.
Первый этап включал в себя глубокое погружение в среду виртуальной реальности, во время которого испытуемый управлял перемещением своего аватара (компьютерного персонажа), воображая движение нижних конечностей в положении сидя. Затем пациент делал то же самое, только в положении стоя, с опорой на специальный стол. Во время третьего этапа проходили тренировки на беговой дорожке: испытуемый ходил с использованием прибора, поддерживающего вес тела (Lokomat). На четвёртом этапе осуществлялось движение ног уже в воздухе, а не по беговой дорожке. На пятом этапе пациент тренировался на беговой дорожке с помощью роботизированной системы, поддерживающей конечности и контролируемой ИМК. И на заключительной стадии испытуемый ходил в экзоскелете, управляемом ИМК: экзоскелет делал шаг, когда человек представлял себе движение соответствующей ноги. Во время всех тренингов испытуемые получали тактильную обратную связь — вибрацию, которая подавалась на предплечье, когда виртуальная или роботизированная нога с той же стороны касалась земли. Схему эксперимента вы можете увидеть на рисунке 9, а сам процесс реабилитации — на видео 2.
Рисунок 9. Схема эксперимента, включающая в себя шесть этапов: 1 — ИМК + виртуальная реальность (ВР) в положении сидя; 2 — ИМК + ВР в положении стоя; 3 — ходьба по беговой дорожке с поддержанием веса тела; 4 — движение ног в воздухе; 5 — ходьба по беговой дорожке с помощью роботизированной системы, контролируемой ИМК; 6 — ходьба в экзоскелете, управляемом ИМК. Обозначения: ЭЭГ — электроэнцефалография; ЭМГ — электромиография, регистрирующая активность мышц; Такт. — тактильная обратная связь.
Видео 2. Процесс проведения эксперимента.
Через 12 месяцев тренировок по этой системе у всех восьми пациентов повысились показатели по тактильным ощущениям, а также восстановился свободный контроль ключевых мышц нижних конечностей. В результате был виден заметный прогресс в их способности ходить. Многие пациенты смогли ходить при помощи вспомогательных приборов. Кроме этого, у всех пациентов было отмечено значительное повышение эмоциональной стабильности и оценки качества жизни, а также снизился уровень депрессивности и увеличилась самооценка. Улучшились состояние кожи и функция пищеварительной системы, что связано, по-видимому, с нормализацией активности симпатической и парасимпатической систем. Дело в том, что вдоль позвоночника расположены узлы вегетативной нервной системы, которая регулирует работу внутренних органов. Они повреждаются при травмировании спинного мозга, что вызывает нарушение деятельности пищеварительной системы, которая в свою очередь влияет на состояние кожи посредством выделения сигнальных молекул, в том числе и провоспалительных [32], [33].
Неврологическое восстановление было связано с механизмами пластичности как на уровне спинного мозга, так и на уровне сенсомоторной коры. Кортикальная и спинномозговая пластичность изменяет нейронные связи в сохранившейся области спинного мозга при помощи моторных и сенсорных связей (рис. 10).
Рисунок 10. Пластичность спинного мозга (СМ) и коры головного мозга, осуществляющаяся с помощью моторных (красных) и сенсорных (синих) связей.
Заключение
Современная наука в области нейрореабилитации стремительно развивается и достигает удивительных результатов — в буквальном смысле ставит на ноги людей, ранее прикованных к кровати или инвалидной коляске. Появляются новые, более эффективные способы регистрации сигналов мозга; использование ИМК дополняется использованием обратной связи, ФЭС и ЧЭССМ; углубляются знания о механизмах нейропластичности; проводятся масштабные исследования в области разработки техник нейрореабилитации. Однако остается проблема доступности данных методов. Они очень дорогостоящие и доступны только в определённых клиниках; далеко не каждый может себе их позволить. В нашей лаборатории ведётся разработка нейрореабилитационных систем, которые просты в применении и по цене доступны для закупок в государственных бюджетных больницах.
Благодарности
Автор выражает благодарность своему научному руководителю Бобровой Елене Вадимовне, заведующему лабораторией Герасименко Юрию Петровичу и безвременно покинувшему нас в прошлом году Александру Алексеевичу Фролову (01.11.1943–10.06.2020) — одному из ведущих российских исследователей в области ИМК.