Исследователи из Джона Хопкинса обнаружили, что мыши могут оправиться от физически изнурительных ударов, которые повреждают первичную моторную кору, область мозга, которая контролирует большую часть движений в теле, если грызуны быстро подвергаются физическому кондиционированию "перестраивает" другая часть мозга, чтобы взять на себя потерянную функцию.
Их исследование, показывающее точное, интенсивное и раннее лечение, а также дразнящие подсказки о роли определенной области мозга в восстановлении после инсульта, описано в Интернете в журнале Stroke.
"Несмотря на все одобренные нами методы лечения, у пациентов, перенесших инсульт, по-прежнему высока вероятность того, что у них возникнет дефицит," говорит руководитель исследования Стивен Р. Цайлер, М.D., Ph.D., доцент кафедры неврологии Медицинского факультета Университета Джона Хопкинса. "Это исследование дает нам возможность протестировать значимые тренировки и фармакологические способы стимулирования восстановления функций и должно повлиять на уход за пациентами."
Благодаря улучшенной неотложной помощи при инсульте выживает больше пациентов. Тем не менее, до 60 процентов остаются с ограниченным использованием руки или ноги, а одна треть нуждается в помещении в учреждение долгосрочного ухода. Экономические издержки инвалидности составляют более 30 миллиардов долларов на ежегодное лечение.
Для своего исследования исследователи сначала обучили нормальных, но голодных мышей тянуться и хватать гранулы пищи точно таким образом, чтобы не проливать гранулы, и дали им гранулы в качестве награды. Исследователи говорят, что с этой задачей было сложно справиться, но мыши достигли максимальной точности после семи-девяти дней обучения.
Затем исследователи создали экспериментальные небольшие инсульты, в результате которых у мышей была повреждена первичная моторная кора. Как и ожидалось, точность дотягивания и захвата исчезла, но неделя переобучения, начавшаяся всего через 48 часов после инсульта, позволила мышам снова успешно выполнять задачу со степенью точности, сравнимой с точностью до инсульта.
Последующие исследования мозга показали, что, хотя многие нервные клетки в первичной моторной коре были необратимо повреждены в результате инсульта, другая часть мозга, называемая медиальной премоторной корой, приспособилась к контролю за дотягиванием и хватанием. Цайлер говорит, что функция медиальной премоторной коры не до конца изучена, но в данном случае она, похоже, взяла на себя функции, связанные с задачей «дотянуться и схватить» у его экспериментальных мышей.
Исследователи также сообщают, что в остальном здоровые мыши, обученные дотягиваться до гранул и хватать их, не утратили этой способности после перенесенного инсульта в медиальной премоторной коре головного мозга, что предполагает, что эта часть мозга обычно не играет никакой роли в этих действиях, и существование неиспользованных уровни пластичности мозга могут быть использованы для помощи жертвам инсульта.
Цайлер говорит, что еще одним ключевым открытием модели мыши его исследовательской группы было снижение уровня парвальбумина, белка, который определяет идентичность и активность тормозных нейронов, которые удерживают схемы мозга от перегрузки. При более низком уровне парвальбумина в медиальной премоторной коре, кажется, "тормоза" по существу отключены, что позволяет осуществлять вид деятельности, необходимый для реорганизации и перенастройки мозга, чтобы он мог выполнять новые функции – в данном случае способность дотянуться и схватить.
Чтобы доказать, что усвоенные функции переместились в медиальную премоторную кору у мышей, исследователи индуцировали там инсульты. Опять новые навыки были потеряны. И снова мышей можно было переучить.
Следующие шаги исследовательской группы с их мышиной моделью включают оценку влияния лекарств и времени физической реабилитации на долгосрочное выздоровление. Исследование может помочь понять, следует ли людям проходить более раннюю и более агрессивную реабилитацию.
"У людей, оставшихся с дефицитом после инсульта, мы спрашивали, как мы можем побудить остальную нервную систему адаптироваться, чтобы обеспечить истинное восстановление," Цайлер говорит. "Это исследование начинает давать нам некоторые ответы."