После травмы спинного мозга кинестетическое чувство помогает восстановить движение, предполагает модель

Новое исследование предлагает возможный механизм, с помощью которого миноги — бесчелюстные рыбы — восстанавливают способность плавать после травмы спинного мозга, несмотря на слабую нейронную регенерацию.

Кристина Хамлет из Университета Бакнелл и её коллеги, включая Дженнифер Р. Морган из Морской биологической лаборатории (MBL), использовали математическую модель, чтобы показать, как миноги могут использовать сенсорную обратную связь от тела (проприоцепцию или кинестезию) для восстановления плавательных способностей. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ключевой вывод: "Даже в отсутствие нисходящих команд через спинальное поражение, вы можете усилить сенсорную обратную связь и восстановить локомоцию", — говорит Дженнифер Морган, старший научный сотрудник MBL.

В отличие от людей, миноги восстанавливаются почти полностью даже после серьёзных поражений спинного мозга. Ранее Морган обнаружила, что нейронная регенерация помогает, но не объясняет полного восстановления, так как восстанавливается лишь небольшой процент нейронных связей.

Моделирование: Команда смоделировала различные сценарии травм у миног, предполагая полное отсутствие нейронной регенерации через поражение. Модель учитывала изгибы и растяжение тела выше поражения и передавала эту информацию через мышцы, а не через спинной мозг.

Результаты: Даже при умеренном уровне сенсорной обратной связи модели показали удивительное восстановление паттернов плавания в биологически правдоподобных сценариях. Более сильная обратная связь приводила к ещё большему улучшению.

Перспективы: Поскольку у миног всё же происходит частичная регенерация нейронов, им может требоваться ещё меньше обратной связи, чем в модели. Команда планирует добавить в модель нейронную регенерацию.

Исследование может внести вклад в разработку терапий для людей с травмами спинного мозга, например, в улучшение интерфейсов "мозг-компьютер" и стимулирующих устройств, которые начинают использовать обратную связь от тела для создания плавных движений.

"Достичь точки, где у вас есть несколько правильных элементов, а затем повторно использовать то, что уже есть, должно быть более достижимо, чем пытаться воссоздать идентичный исходный паттерн синаптических связей", — заключает Морган.