Функциональная электрическая стимуляция (ФЭС) была разработана для восстановления функций, утраченных в результате травм конечностей и повреждений спинного мозга. Тем не менее, стимулируя активность нейронов у пациентов с поражением нервной системы, электрические устройства передают сигналы всем окружающим нервам, что приводит к возникновению болевого синдрома.
Группа ученых, состоящая из пластических хирургов Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) и инженеров Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT) описали новый метод стимуляции нерва, при котором в сравнении с традиционной терапией ФЭС, на 40% снижен электрический порог аппарата. Результаты размещены в журнале Nature Materials.
«Это новое устройство направленно управляет концентрацией окружающих нервы заряженных ионов» — объясняет автор статьи, хирург отделения пластической хирургии и отоларингологии BIDMC, доцент Гарвардской медицинской школы, доктор медицины Самуель Джей Линь (Samuel J. Lin). «Для стимуляции пострадавших нервов используется электрический ток меньшего напряжения, что позволяет уменьшить вовлеченность окружающих нервов». Параллельно ученые обнаружили, что это устройство можно использовать для предупреждения нежелательных патологических мышечных сокращений. Группа исследователей установила, что изменяя концентрацию ионов кальция в жидкости, окружающей нервы, можно регулировать электрические импульсы.
«Нервные волокна передают сигналы, основываясь на данных, полученных в результате взаимодействия ионов или заряженных частиц» — объясняет научный сотрудник BIDMC, доктор медицины Ахмед Ибрагим (Ahmed M.S. Ibrahim). Манипулируя ионами натрия и калия, исследователи установили, что результаты могут быть достигнуты за счет удаления положительно заряженных ионов кальция из окружающей нервы жидкости.
Недавно разработанный метод не только предотвращает распространение электрических импульсов на близлежащие нервы, но и использует ток со значительно меньшим напряжением. «Это особенно полезно для лечения больных с различными формами паралича» — поясняет Линь. Двигательные и чувствительные нервы находятся очень близко друг к другу, и в некоторых случаях имелись ограничения использования ФЭС.
Исследователи уже провели изучение этого нового электрохимического метода стимуляции на нервах лягушки и далее планируют проверить его на млекопитающих.