Нейрофизиологи выяснили, как электрические импульсы активируют двигательные мышцы

Исследователи из России и Швеции выяснили, как электрическая стимуляция активирует нейроны спинного мозга и запускает механизмы, ответственные за движение. Открытие может повысить эффективность реабилитации пациентов с двигательными нарушениями, в том числе после травм позвоночника и при болезни Паркинсона. Результаты опубликованы в Experimental Neurology.

Ученые изучали эпидуральную электростимуляцию — метод, при котором электрические импульсы подаются через электроды на поверхности спинного мозга. Этот подход применяют для восстановления движений у пациентов с травмами спинного мозга. Ученые провели серию экспериментов на животных с использованием тончайших мультиэлектродных матриц, позволяющих регистрировать активность отдельных нейронов спинного мозга во время движения.

Как показали эксперименты, электрические импульсы способны активировать локомоторную сеть спинного мозга даже тогда, когда она была неактивна. При этом создается характерный нейронный паттерн, предшествующий движению. При этом нейроны реагируют на стимуляцию с разной скоростью: одни включаются сразу, другие — с задержкой, что поддерживает физиологичный ритм ходьбы.

Также ученые установили, что реакция нейронов зависит от фазы движения — например, подъем или отпускание ноги. Это значит, что эпидуральная электростимуляция не просто стимулирует спинной мозг, но и помогает ему формировать координированные сигналы, необходимые для правильной моторики.

По словам ученых, результаты открывают новые возможности для совершенствования методов нейрореабилитации пациентов с травмами спинного мозга, болезнью Паркинсона и другими нарушениями двигательной активности. Ученые надеются, что открытие позволит разработать алгоритмы электростимуляции, которые будут более безопасными и эффективными.