Лаборатория физиологии движений Института физиологии им. И.П. Павлова РАН, которую с 1995 г. возглавляет член-корреспондент РАН, доктор биологических наук, профессор Юрий Петрович Герасименко, прошла долгий путь от изучения влияния невесомости на организм до разработки прорывных методов нейрореабилитации. Основанная в 1960 г. профессором Ниной Александровной Рокотовой, лаборатория начинала с актуальной для эпохи космонавтики задачи — понять, как длительное ограничение двигательной активности сказывается на работе организма. Проведенные тогда исследования на обезьянах позволили сделать важный вывод о том, что такое ограничение не вызывает фатальных нарушений, что имело огромное значение для развития космической физиологии.
Со временем научный фокус сместился в сторону изучения механизмов регуляции движений, а ключевой целью ученых стали локомоторные нейронные сети, расположенные в спинном мозге. Эти структуры, часто называемые центральными генераторами паттерна (ЦГП), представляют собой комплекс интернейронов, способных автономно продуцировать ритмические команды, обеспечивающие шагательные движения. Долгое время их существование у человека оставалось под вопросом, подтверждаясь лишь косвенными данными, полученными на животных.
Прорыв произошел в конце 1990-х гг. В рамках совместных международных исследований пациентам с травмой спинного мозга имплантировались эпидуральные электроды. Ключевая работа, опубликованная в 1998 г. Ю.П. Герасименко в соавторстве с М.Р. Димитриевичем и М.М. Пинтер, показала, что электрическая стимуляция способна вызывать шагоподобную электромиографическую активность и локомоторные синергии у парализованных людей. Это стало неоспоримым свидетельством того, что нейронные сети сохранны и могут быть активированы искусственно. Сочетание такой стимуляции с локомоторными тренировками и сегодня дает хорошие результаты в восстановлении двигательных функций, однако инвазивная методика остается дорогостоящей, технически сложной и сопряженной с рисками хирургического вмешательства.
Ответом на эти вызовы стала разработка лабораторией физиологии движений принципиально иного подхода — неинвазивной чрескожной электрической стимуляции спинного мозга (ЧЭССМ). В 2014 г. под руководством Ю.П. Герасименко был создан первый в мире прибор, предназначенный для такой стимуляции. Было доказано, что воздействие через электроды, расположенные над позвоночником в области позвонков T11-T12, способно столь же эффективно активировать шагательные нейронные сети, заменяя утраченные команды из головного мозга.
«Это было революционное событие для регуляции двигательной активности, потому что давало инструмент для широкого использования методики и для изучения фундаментальных механизмов регуляции движений, и для клинической практики — лечения пациентов с различной патологией опорно-двигательного аппарата», — отметил Ю.П. Герасименко.
Следующим этапом эволюции технологии стало создание метода многоуровневой, мультимодальной стимуляции. Как показали дальнейшие исследования, для достижения максимального эффекта необходимо одновременно активировать сразу несколько зон. В рамках этого подхода электроды, словно пластыри, накладываются на кожу в четырех ключевых точках. Шейный отдел (C3–C4) задействуется для восстановления связи с вышележащими отделами и улучшения межконечностной координации. Грудопоясничный отдел (T11–T12) активирует сам центральный генератор шагательного паттерна. Поясничный отдел (L2) отвечает за поочередную работу мышц-сгибателей и разгибателей в разных фазах шага. А воздействие на уровень копчика (Co1) играет роль мощного модулятора всей системы. Объединение этих сигналов позволило не просто вызывать отдельные сокращения мышц, но и формировать целостные, плавные двигательные акты.
Эта технология в настоящее время активно проходит апробацию в клиниках, в том числе у пациентов с последствиями инсульта. Ученые научились эффективно управлять ходьбой, комбинируя стимуляцию спинного мозга, корешков и мышц. Однако наиболее впечатляющие результаты были получены на самой тяжелой категории пациентов — людях с полной травмой спинного мозга, которые ранее считались бесперспективными для реабилитации. Летом 2025 г. в журнале «National Science Review» вышла публикация, посвященная этой революционной методике. В отличие от традиционной реабилитации, требующей многократного повторения движений в течение долгих часов, многоуровневая стимуляция позволила немедленно запускать двигательную активность. Пациенты, которые никогда не проходили локомоторные тренировки, на фоне стимуляции оказались способны совершать координированные шаги, пользуясь лишь минимальной поддержкой. Это меняет саму парадигму восстановления, показывая, что целостные двигательные акты можно инициировать практически сразу.
«Я считаю, такая технология имеет большую перспективу и будущее. Конечно, требуется подтверждение доказательной медицины тому, что я рассказываю, и, наверное, это будет непростой путь к широкому внедрению, но сам подход к активации мышечных синергий, позволяющих инициировать целостные двигательные акты, — это будущее нейрореабилитации», — подчеркнул Ю.П. Герасименко.
Принципиально важно, что технология работает лишь при сохранности самой нейронной сети. Если травма произошла в шейном или грудном отделе, то структуры в поясничном утолщении остаются интактными и лишь теряют связь с головным мозгом. В этом случае стимуляция берет на себя роль искусственного «водителя ритма». Если же повреждение затрагивает непосредственно поясничный отдел, нейронный субстрат разрушается, и шансы на восстановление минимальны. Однако исследования последних лет принесли и новое понимание, развеивающее старые фатальные диагнозы.
Ранее считалось, что если пациент не может произвольно пошевелить ногами, то «кабель» спинного мозга полностью перебит. На деле, как правило, происходит не анатомический, а функциональный (физиологический) перерыв. Часть проводящих путей сохраняется, и их можно реактивировать с помощью стимуляции. При выраженном отеке спинного мозга действительно возникает так называемый физиологический перерыв с четкими проводниковыми нарушениями, но по мере уменьшения отека эти расстройства могут исчезать. Это открытие дарит надежду множеству людей, которым прежде выносили пожизненный приговор. Важно понимать, что ученые-физиологи разрабатывают и исследуют инструменты управления двигательными функциями, а непосредственное лечение пациентов — это прерогатива врачей.
«Мы физиологи, мы не имеем права лечить, и я никогда не даю рекомендаций, как лечить. Мы знаем, как управлять такой функцией при поврежденном мозге. На самом деле это делают врачи по нашей технологии, с такой стимуляцией», — резюмировал Ю.П. Герасименко.
Разработанный в стенах Института физиологии им. И.П. Павлова РАН подход, сочетающий фундаментальные знания о нейронных сетях с передовыми инженерными решениями, уже сегодня меняет ландшафт современной нейрореабилитации, закладывая основы для будущего, в котором управление движением с помощью электрической стимуляции станет рутинной медицинской практикой.
Статья подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Источник изображения на главной и на странице: Magnific
