PNAS: проприоцепция позволяет миноге плавать после травмы позвоночника
Фото: MBL Logan Science Journalism Program
Ученые Университета Бакнелла (США) и Морской биологической лаборатории обнаружили, что миноги могут использовать обратную связь от органов чувств для восстановления способности плавать после травмы позвоночника. Результаты исследования, опубликованные в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), указывают на потенциальные методы лечения людей с параличом.
В отличие от человека и других млекопитающих, миноги быстро и почти полностью восстанавливаются даже после тяжелых повреждений верхних отделов спинного мозга. Ученые выяснили, что у бесчелюстных происходит регенерация нейронов, однако восстанавливается лишь небольшой процент нервных клеток, поэтому в восстановлении способности плавать должен участвовать другой механизм.
Исследователи выдвинули гипотезу, что миноги используют проприоцепцию — ощущение положения частей тела относительно друг друга в пространстве — в дополнение к нисходящим нервным связям в спинном мозге. Авторы работы использовали математические модели для имитации движения миног, чтобы определить эффект от сенсорной обратной связи на плавательное поведение. Модель учитывала изгибы и растяжение тела над очагом поражения в спинном мозге и посылала сигналы остальным частям тела через мышцы, а не через спинной мозг.
Даже при умеренной сенсорной обратной связи биологически правдоподобные модели продемонстрировали восстановление плавательной способности. Однако, так как у миног восстанавливаются некоторые нейроны спинного мозга, им может потребоваться даже меньше сенсорной обратной связи, чем предсказывают модели.
По словам авторов, интерфейсы «мозг-компьютер» и устройства-стимуляторы предусматривают обратную связь с датчиками, которые прикреплены к телу, для воссоздания плавных движений после травмы и результаты исследования могут дать информацию о количестве и типе обратной связи, которая поспособствует более успешной реабилитации пациентов.
