Девять лет назад Василий Боев узнал, что у него болезнь Паркинсона. Год назад ему перестали помогать лекарства — он не мог поднести стакан воды ко рту из-за дрожи в руках. Тогда он согласился на сложную нейрохирургическую операцию — внутри его черепа установили нейростимулятор, который воздействует токами на нужный участок мозга так, чтобы уменьшать симптомы, характерные для заболевания. Что изменилось? На что сегодня способны такие технологии? Имплантация электродов в мозг человека, головной или спинной, — со стороны звучит как что-то очень прорывное и экспериментальное. Это действительно передовая область. Но в ней есть как совсем новые направления — когда операции проводятся добровольцам, согласным на риски, в статусе клинических исследований — по сути экспериментов, так и те, что хорошо опробованы, где операции проводятся несколько десятков лет в разных клиниках во всем мире, в том числе и в России.
Например, при болезни Паркинсона, треморе и эпилепсии нейростимуляторы постоянно устанавливают пациентам с конца прошлого века. В России эти операции делают по полису ОМС, то есть бесплатно, по показаниям. А вот импланты для восстановления подвижности в ногах у людей, парализованных после травм позвоночника, ставят только в статусе клинических исследований. Но даже при заболеваниях, где технологию применяют давно и массово, пробуются новые методики. В самых успешных случаях нейростимуляторы способны сильно улучшить жизнь — человек, парализованный после травмы позвоночника, может ходить с опорой. У пациента с болезнью Паркинсона проходит тремор сразу после операции. У больного эпилепсией приступы становятся реже, он не теряет сознание при них. Но часто ли они так хорошо помогают? Какие риски? Ограничения? Что уже существует и доступно, а что развивается? Мы поговорили об этом с пациентами, врачами и разработчиком нейростимуляторов.
"Я так выгляжу, потому что у меня болезнь Паркинсона"
В 2011 году бизнес-тренер из Астрахани Василий Боев заметил, что у него опухла правая рука, а потом появилась хромота на правой ноге. Спустя почти два года ему поставили верный диагноз — болезнь Паркинсона. "Это была шокирующая неожиданность", — говорит он. Эта болезнь у него, как и у многих, ассоциировалась со старостью, а на момент появления симптомов Боеву было 34 года. Болезнь Паркисона связана с постепенной гибелью двигательных нейронов, вырабатывающих дофамин. Тремор рук — часто первое, что заметно у больного, но есть и другие симптомы: шаркающая походка, скованность движений, нечеткая речь, психические нарушения — тревога или, наоборот, подавленное настроение, проблемы со сном, другие моторные нарушения. В ряде случаев снижаются умственные способности. У Боева была сильно выраженная дискинезия — непроизвольные движения. "У меня постоянно дергалась голова, руки, ноги. Каждое выступление я начинал с того, что объявлял: "Я так выгляжу, потому что у меня болезнь Паркинсона", — Боев бизнес-тренер и ведет семинары о финансах.
Болезнь не лечится, но есть лекарства, которые борются с симптомами и замедляют ее течение. Примерно год назад лекарства из стандартной схемы перестали ему помогать. Это стало показанием для установки нейроимпланта. Нейроимпланты устроены по-разному, но суть у них одна — это приборы с электродами. Электроды устанавливают так, чтобы они воздействовали током на нервные волокна в головном или спинном мозге в нужных участках — там, где что-то нарушено из-за болезни или где можно воздействовать на какую-либо зону и за счет ее активности решить проблему. Куда именно ставится имплант, с какой интенсивностью и частотой подается ток — зависит от заболевания, методики и случая пациента. Основной проблемой Василия Боева были постоянные подергивания тела. От импланта ожидалось, что он уберет или уменьшит их.
Василий Боев тогда уже создал фонд для помощи больным паркинсонизмом. Он много общался с пациентами и следил за возможностями в медицине. О том, что можно получить нейроимплант, он знал давно и подробно изучал риски. "Очередей на квоты нет. У меня в фонде есть те, кому уже не помогают лекарства, но они приняли решение не оперироваться. Потому что это страшно. Операция сложная, во-первых, есть риски, что во время нее заденут участки мозга, которые отвечают за речь, когнитивные возможности. Во-вторых, не всем помогает имплант значительно. По моим наблюдениям, у трети пациентов сильные изменения в лучшую сторону. Бывает так, что человек — совсем немощный, а после операции выглядит здоровым. У многих изменения в лучшую сторону, но не такие значительные. Есть больные, которым стало хуже, их очень мало, но риск присутствует".
Но Боев решил оперироваться. Сейчас, по его словам, он бы поступил так же, даже после того, как провел на операционном столе 11 часов. В России несколько центров, где ставят импланты, — в Москве, Санкт-Петербурге, Владивостоке, Казани. Клиника Бурденко негласно считается лучшим местом. Боева оперировали в ней.
"Большую часть операции я находился под общим наркозом. Спустя несколько часов меня будили, чтобы проверить, не повредили ли в ходе операции когнитивные функции, речевой аппарат. Со мной разговаривали, кажется, полчаса, спрашивали фамилию, имя, отчество, адрес проживания, просили вспомнить пословицы и поговорки. Потом опять ввели в общий наркоз", — вспоминает он.
Через три дня после операции ему выдали пульт от импланта. "Можно менять режимы — силу подачи тока, можно выключать, но выключать не нужно", — уточняет он. И выписали из больницы.
Василий Боев из тех пациентов, кому имплант помог значительно. "Он убрал мои симптомы на 90%. Сейчас я записываю видео и не сообщаю, что я болею", — у Василия не очень четкая речь, он немного растягивает слова, но постоянные движения всего тела — то, что его больше всего беспокоило, — заметно снизились. Он отправляет мне видео с курса реабилитации, где танцует вальс. Вряд ли кто-то подумает, глядя на него, что он серьезно болен.
Эффективность нейроимплантов для глубокой стимуляции мозга — их называют DBS-имплантами — при паркинсонизме постоянно изучается. То, насколько эффективно вмешательство, зависит в том числе от возраста пациентов. Есть исследования, которые показывают, что более чем у половины больных младше 60 лет, которым установили нейроимплант, заметно улучшились двигательные функции. Но чем старше пациенты, тем менее значительны изменения.
Как первые нейроимпланты делали на базе кардиостимуляторов
Эксперименты со вживлением электродов в головной мозг начались в середине ХХ века. Ученые в Европе и России проводили операции больным с паркинсонизмом и дистонией — это нарушение, при котором у больного возникают спазмы разных мышц, его тело скручивается в патологических позах. В то время для этого процесса не хватало технологий. Не было компьютерного томографа, чтобы сделать снимок мозга и определить, куда устанавливать имплант, врачи полагались на расчеты при операции. Но первые же эксперименты показали, что метод работает. У пациентов снижались выраженные симптомы — тремор и сокращения мышц — сразу же.
"Операции по установке имплантов начали проводить относительно массово в 1980–1990-х. К этому времени появились методы визуализации головного мозга и методика имплантации, которую разработал профессор Алим Бенабид из Гренобля, по ней начали работать многие клиники. Кроме того, в мире уже были распространены кардиостимуляторы, производители стали делать на их основе нейроимпланты, добавляя больше контактов и параметров стимуляции", — рассказывает Игорь Лавров, врач-невролог, кандидат медицинских наук, руководитель лаборатории по изучению травмы спинного мозга в клинике Мэйо (США) и научно-исследовательской лаборатории НКЦ при Казанском федеральном университете.
В начале электроды имплантировали в головной мозг, преимущественно больным паркинсонизмом и эссенциальным тремором — самом часто встречающемся виде тремора, при котором главное проявление — трясущиеся конечности, а лекарства, как правило, не помогают. Немного позже их стали устанавливать при эпилепсии, дистонии, а потом при разных других неврологических нарушениях. Сегодня нейростимуляция при этих заболеваниях хорошо опробована, операции в клиниках на потоке одобрены медицинскими регуляторами.
"В России имплантация при паркинсонизме и треморе ведется во многих крупных клиниках. При эпилепсии начинают ставить нейроимпланты для стимуляции таламуса, но таких операций проводится мало. Чаще используются VNS-стимуляторы, которые вшиваются под кожу на уровне шеи, чтобы электрод посылал сигналы в левый блуждающий нерв. Нейростимуляция при дистонии применяется редко, что связано с более длительным подбором параметров стимуляции для каждого пациента", — уточняет Лавров.
Есть нарушения, при которых стимуляция не дала ожидаемых результатов.
Почему нейростимуляция при ДЦП работает не для всех?
В 2000-х годах в России начали устанавливать нейроимпланты при спастических синдромах у детей. Сначала в НИИ нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко, а затем в других клиниках. Но метод не стал популярен. Сегодня некоторые клиники снизили количество операций или прекратили их проводить.
"В нейростимуляции при ДЦП несколько разочаровались, — рассказывает Эльза Фатыхова, нейрохирург Детской республиканской клинической больницы в Казани. — Я считаю, это несправедливо. У меня есть пациенты с нейроимплантами с хорошими результатами — ребенок не ходил, только ползал, теперь ходит и самостоятельно поднимается на второй этаж. По нашим наблюдениям, около 30% пациентов хорошо откликаются на метод. Мы в нашем отделении не переставали имплантировать стимуляторы, а старались совершенствовать метод".
Дело в том, что при ДЦП просто установить нейроимплант — недостаточно для результата. Здесь смысл воздействия электродов в том, чтобы снизить перенапряжение, "размягчить" мышцы. Это в свою очередь позволит изменить походку, неверный паттерн движения. Но чтобы выработать правильные движения, нужны тренировки.
"Имплант устанавливают там, где находятся сегменты спинного мозга, отвечающие за движения в ногах. Электроды ставят в позвоночный канал, между твердой оболочкой спинного мозга и позвоночником, чтобы они создавали электрическое поле и влияли на мотонейроны. Меняя параметры стимуляции, мы можем снижать тонус в мышцах", — уточняет Эльза Фатыхова.
Поэтому импланты при ДЦП рекомендуют ставить маленьким детям — от двух лет. "Чем меньше ребенок — тем меньше у него привычка к неправильным движениям. У 18-летнего пациента трудно поменять привычку походки, — объясняет Эльза Фатыхова. — Многое зависит от того, насколько родители готовы заниматься с ребенком, ходить к врачу на перенастройку импланта, если занятия не дают результата. Часто родители пугаются — ребенок после установки импланта начинает ходить хуже, чем до операции. Это происходит потому, что включаются те мышцы, которые раньше меньше использовались при движении".
У метода есть ограничения. Имплант эффективен для тех, у кого легкая или средняя форма ДЦП. Нет нарушений умственных способностей, поскольку нужна обратная связь от ребенка. При этом такие импланты пробуют ставить взрослым людям с двигательными нарушениями. "Недавно на медицинском конгрессе в Петербурге были доклады о том, что имплантация стимуляторов на поясничное утолщения дала хороший эффект взрослым пациентам с рассеянным склерозом, в том числе у них улучшилась походка", — говорит Эльза Фатыхова.
Как импланты могут помочь людям, парализованным после травм
Считается, что нейростимуляция сможет улучшить жизнь людей, испытывающих хроническую боль, парализованных после травм позвоночника, с психиатрическими нарушениями. Технология позволит полностью слепым людям получить грубое зрение — начать различать контуры предметов, свет и темноту. Это направления, в которых научные группы в разных странах ведут клинические исследования — когда операции проводят добровольцам, или доклинические — когда методика испытывается на лабораторных животных.
На этом видео пациент, проведший в инвалидной коляске пять лет, учится ходить с опорой при включенном нейроимпланте, который нацелен на то, чтобы восстанавливать произвольную ходьбу. Такие операции массово не проводятся. Но клинические исследования ведутся в разных странах. В том числе и в российских клиниках в Санкт-Петербурге, Владивостоке, Казани.
"После операции ко мне пришли, что-то подключили, попросили потянуть стопу на себя. Я увидел, что нога тянется, — это шокировало", — рассказывает Арсений Беляев, первый доброволец в клиническом исследовании НКЦ при Казанском федеральном университете, Дальневосточного федерального университета и Mayo Clinic в США. Арсению 32 года. Девять лет назад он работал промышленным альпинистом в Казани, на смене упал с высоты, сломал позвоночник и оказался в инвалидном кресле, перестав чувствовать тело ниже груди. Три года назад ему установили нейроимплант в спинной мозг.
При травме позвоночника, как у Арсения — у него полный разрыв спинного мозга по медицинской классификации, — нейронная связь между головным и спинным мозгом нарушена. Что это значит? Когда здоровый человек хочет пошевелить стопой, головной мозг посылает по телу команду — электрические импульсы. При полном разрыве спинного мозга в месте перелома остается немного нервных волокон, их недостаточно, чтобы провести сигнал от мозга ниже травмы и активировать движение. Нейроимплант ставят в поясничном отделе, там, где находятся генераторы шагательных движений. Электроды активируют их, в некотором смысле восстанавливая нарушенную связь, благодаря чему спинной мозг ниже травмы различает команду от мозга.
В самом успешном случае пациент при включенном импланте может вставать и коротко опираться на ноги, ходить с ходунками. Подобные нейроимпланты — не тот прогресс, что позволит человеку пойти после нескольких лет в инвалидном кресле. Но это самое прорывное, что есть в реабилитации. Смысл в том, чтобы парализованный почаще вставал. Тренировки в вертикальном положении — это профилактика тромбозов, остеопороза и других частых осложнений при травмах спинного мозга. Кроме того, со включенным имплантом можно выполнять бытовые задачи, при которых, к примеру, нужно держать спину прямо, — мыть посуду, самостоятельно купаться в ванной.
В мире начинают имплантировать электроды при психиатрических нарушениях. В прошлом году нейроимплант помог снизить симптомы депрессии у 36-летней пациентки, с которыми не справлялись лекарства. Причем методики, едва успев появиться, прогрессируют. Стимулятор, о котором идет речь, дает электрические разряды в мозг не с заданной периодичностью, как в большинстве методик, а определяя, когда мозг в этом нуждается.
Многообещающее направление — нейростимуляция при хронической нейропатической боли. Примерно каждый десятый человек в мире страдает от различных форм хронической боли. Чаще всего пациенты подавляют боль при помощи препаратов, многие из которых обладают побочными эффектами или вызывают наркотическую зависимость. Это вынуждает специалистов искать другие методы помощи, в том числе экспериментировать с нейростимуляцией.
Как испытывать зрительный имплант на обезьяне
Попытки вернуть зрение людям, ослепшим полностью или частично, начались с бионических глазных имплантов — они представляют собой микрочипы, устанавливаются прямо в глаз, с ними человек может различать свет и темноту, очертания крупных предметов. Но сейчас разработчики пытаются создать более продвинутую технологию — внутричерепные нейроимпланты, которые будут стимулировать мозг.
"Нейростимуляторы помогут большему числу незрячих, — говорит Денис Кулешов, руководитель стартапа "Сенсор-Тех", который работал с бионическими имплантами и разрабатывает нейроимплант для зрения. — Когда речь идет о зрении, то чаще всего заболевания поражают либо глаз, либо зрительный нерв. Но за обработку зрительной информации, за то что именно мы видим, отвечает человеческий мозг. И когда глаза и зрительный нерв не способны уже воспринимать информацию, мозг все еще готов видеть, нужно просто придумать, как в обход глаз передавать туда информацию.
Сегодня почти все разработчики в мире испытывают нейростимуляторы на лабораторных животных. Только один стартап из США Second Sight вышел на клинические исследования и поставил импланты добровольцам. Результаты, о которых они сообщили, были воодушевляющими. Но, похоже, компания выбывает из игры, сейчас она находится на грани банкротства и в центре этического скандала.
Second Sight была одним из лидеров по разработке бионических глазных имплантов, которые представляют собой микрочипы и устанавливаются прямо в глаз. Любой имплант — это гаджет. Не все, но некоторые из них устроены так, что их нужно регулярно обновлять, чтобы все работало как надо. Обновления требуются и бионическим имплантам Second Sight. Недавно компания прекратила поддержку технологии, теперь больше 300 человек в мире могут внезапно отключить от возможности видеть хоть что-то. Так уже происходило.
"Сенсор-Тех" — стартап, созданный Фондом поддержки слепоглухих "Со-единение". Ранее компания делала гаджеты и мобильные приложения для незрячих и глухих: камеру-ассистент, которая определяет объекты и расстояние до них, предупреждает о препятствиях, устройство распознавания речи, приложение для определения купюр.
У стартапа в разработке три вида нейроимплантов. Во-первых, компания импортозамещает импланты для восстановления слуха и для больных паркинсонизмом, тремором. Сегодня в российских клиниках устанавливают импланты в основном американских производителей. По данным Кулешова и врачей, опрошенных ТАСС, после 24 февраля российские клиники наблюдали немногочисленные перебои с поставками, хотя сейчас сотрудничество сохраняется. У импланта, как у любого устройства, есть срок годности, обычно — 5–10 лет. DBS-импланты, например, нужно подзаряжать и в случае механического повреждения, что, впрочем, случается редко, ремонтировать. В России собственного производства нейроимплантов пока нет.
Во-вторых, три года назад "Сенсор-Тех" начал разрабатывать нейроимплант для восстановления зрения.
"Система состоит из трех частей. Первый — имплант, который устанавливается в головной мозг и стимулирует поверхность зрительной коры малыми токами. Благодаря этому человек начинает испытывать зрительные ощущения и видит вспышки света. Второй — обруч с двумя камерами. Пользователь носит его на голове, камеры выполняют функцию глаз. Третий — микрокомпьютер, который крепится на поясе. Он анализирует изображение с камер, выделяет контуры важных объектов и передает обработанные кадры прямо на имплант", — рассказывает Денис Кулешов, руководитель "Сенсор-Тех".
С 2019 года "Сенсор-Тех" испытывал технологию на грызунах. В начале 2022 года имплант установили шестилетнему самцу павиана. Операция прошла в НИИ медицинской приматологии в Сочи. "Сейчас мы оцениваем биосовместимость. То, как организм обезьяны реагирует на устройство. Если результаты нас устроят, то через несколько месяцев мы начнем готовить павиана к поведенческим экспериментам. Животное зрячее, ослеплять его не нужно, достаточно завязывать глаза повязкой. Мы обучим его различать и выбирать геометрические фигуры — квадрат, круг, треугольник. После мы будем показывать ему какую-либо фигуру, отправляя изображение на имплант, и просить выбрать перед собой то, что он увидел", — приводит пример Денис Кулешов.
Ожидается, что испытания на животных продлятся до конца 2023 года. В 2024 году начнутся клинические испытания — первые операции незрячим добровольцам. "Первоначально тестировать имплант будут люди, которые раньше видели, но потеряли зрение, — уточняет Денис Кулешов. — Для нас важно то, что зрительная кора раньше работала и там сформированы нейронные связи. Это не отменяет того, что такие импланты можно будет ставить слепым от рождения, но пока рано говорить, каким для них будет электронное зрение". По прогнозам команды, операция по установке нейроимпланта людям станет широко доступна в России в 2027 году.
