УПРАВЛЕНИЕ ФАЗАМИ ШАГА С ПОМОЩЬЮ НЕИНВАЗИВНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТИМУЛЯЦИИ СПИННОГО МОЗГА И МЫШЦ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучена возможность управления фазами шага человека с помощью чрескожной электрической стимуляции спинного мозга (ЧССМ) и функциональной стимуляции мышц голени. Представлены результаты исследования с участием здоровых добровольцев (n = 8), в ходе которого проводилась многоуровневая ЧССМ и стимуляция мышц при ходьбе по беговой дорожке. Методы исследования включали регистрацию пространственно-временных параметров походки с помощью беспроводных датчиков и видеозахвата движений. Выявлено, что ЧССМ в сочетании с функциональной мышечной стимуляцией обеспечивает наибольший эффект в регуляции параметров шага. При стимуляции икроножной мышцы в фазе опоры увеличивались амплитуда движений в голеностопном суставе и подъем стопы над опорой. Стимуляция передней большеберцовой мышцы в фазе переноса способствовала увеличению дореифлексии стопы и скорости движения. Полученные результаты имеют важное практическое значение для разработки новых методов реабилитации пациентов с нарушениями локомоторной функции. Показана перспективность чередования режимов спинально-мышечной стимуляции для восстановления фаз переноса и опоры при ходьбе.

Об авторах

Т. Р Мошонкина

ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: moshonkina@infran.ru
ORCID iD: 0000-0002-8934-5253
доктор биологических наук, главный научный сотрудник Санкт-Петербург, Российская Федерация

С. С Ананьев

ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: ananevss@infran.ru
ORCID iD: 0000-0001-9757-7946
научный сотрудник Санкт-Петербург, Российская Федерация

В. А Ляховецкий

ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: lyakhovetskiiva@infran.ru
ORCID iD: 0000-0001-5948-0991
кандидат технических наук, старший научный сотрудник Санкт-Петербург, Российская Федерация

А. А Гришин

ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: agrishin@infran.ru
ORCID iD: 0000-0002-1681-2543
кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Санкт-Петербург, Российская Федерация

Ю. П Герасименко

ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: gerasimenko@infran.ru
ORCID iD: 0000-0003-1229-2410
доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией Санкт-Петербург, Российская Федерация

Список литературы

  1. Inman V.T. Human locomotion // Can. Med. Assoc. J. 1966. V. 94. № 20. P. 1047.
  2. Скворцов Д.В. Диагностика двигательной патологии инструментальными методами: анализ походки, стабилометрия. М.: Науч.-мед. фирма МБН, 2007. 640 с.
  3. Prakash C., Kumar R., Mittal N. Recent developments in human gait research: parameters, approaches, applications, machine learning techniques, datasets and challenges // Artif. Intell. Rev. 2018. V. 49. № 1. P. 1.
  4. Côté M.-P., Murray L.M., Knikou M. Spinal control of locomotion: Individual neurons, their circuits and functions // Front. Physiol. 2018. V. 9. P. 784.
  5. Cappellini G., Ivanenko Y.P., Dominici N. et al. Migration of motor pool activity in the spinal cord reflects body mechanics in human locomotion // J. Neurophysiol. 2010. V. 104. № 6. P. 3064.
  6. Avaltroni P., Cappellini G., Sylos-Labini F. et al. Spinal maps of motoneuron activity during human locomotion: Neuromechanical considerations // Front. Physiol. 2024. V. 15. P. 1389436.
  7. Городничев Р.М., Пивоварова Е.А., Пухов А. и др. Чрескожная электрическая стимуляция спинного мозга: неинвазивный способ активации генераторов шагательных движений у человека // Физиология человека. 2012. Т. 38. № 2. С. 46.
  8. Gerasimenko Y., Gorodnichev R., Moshonkina T. et al. Transcutaneous electrical spinal-cord stimulation in humans // Ann. Phys. Rehabil. Med. 2015. V. 58. № 4. P. 225.
  9. Singh G., Lucas K., Keller A. et al. Transcutaneous spinal stimulation from adults to children: A review // Top. Spinal Cord Inj. Rehabil. 2023. V. 29. № 1. P. 16.
  10. Gerasimenko Y.P., Lu D.C., Modaber M. et al. Noninvasive reactivation of motor descending control after paralysis // J. Neurotrauma. 2015. V. 32. № 24. P. 1968.
  11. Мошонкина Т.Р., Погольская М.А., Виноградская З.В. и др. Чрескожная электрическая стимуляция спинного мозга в двигательной реабилитации пациентов с травмой спинного мозга // Интегративная физиология. 2020. Т. 1. № 4. С. 350.
  12. Megia Garcia A., Serrano-Munoz D., Taylor J. et al. Transcutaneous spinal cord stimulation and motor rehabilitation in spinal cord injury: A systematic review // Neurorehabil. Neural Repair. 2020. V. 34. № 1. P. 3.
  13. Solopova I.A., Sukhotina I.A., Zhvansky D.S. et al. Effects of spinal cord stimulation on motor functions in children with cerebral palsy // Neurosci. Lett. 2017. V. 639. P. 192.
  14. Sachdeva R., Girshin K., Shirkhani Y. et al. Combining spinal neuromodulation and activity based neurorehabilitation therapy improves sensorimotor function in cerebral palsy // Front. Rehabil. Sci. 2023. V. 4. P. 1216281.
  15. Мошонкина Т.Р., Жарова Е.Н., Ананьев С.С. и др. Новая технология восстановления локомоции у пациентов после инсульта // Доклады РАН. Науки о жизни. 2023. Т. 508. № 1. С. 14.
  16. Герасименко Ю.П.,Маккинней З.Б., Саенко Д.Г. и др. Спинальная и сенсорная нейромодуляция спинальных нейронных сетей человека // Физиология человека. 2017. Т. 43. № 5. С. 6.
  17. Гурфинкель В.С., Левик Ю.С., Казенников О.В., Селионов В.А. Существует ли генератор шагательных движений у человека? // Физиология человека. 1998. Т. 24. № 3. P. 42.
  18. Leis A.A., Kronenberg M.F., Stétkárová I. et al. Spinal motoneuron excitability after acute spinal cord injury in humans // Neurology. 1996. V. 47. № 1. P. 231.
  19. Pelletier C.A., Hicks A.L. Muscle fatigue characteristics in paralyzed muscle after spinal cord injury // Spinal Cord. 2011. V. 49. № 1. P. 125.
  20. Shenkman B.S., Kalashnikov V.E., Sharlo K.A. et al. Continuous use during disuse: Mechanisms and effects of spontaneous activity of unloaded postural muscle // IJMS. 2024. V. 25. № 22. P. 12462.
  21. Aout T., Begon M., Jegou B. et al. Effects of functional electrical stimulation on gait characteristics in healthy individuals: A systematic review // Sensors. 2023. V. 23. № 21. P. 8684.
  22. Popovic M.R., Curt A., Keller T., Dietz V. Functional electrical stimulation for grasping and walking: Indications and limitations // Spinal Cord. 2001. V. 39. № 8. P. 403.
  23. Wagner F.B., Mignardot J.B., Le Goff-Mignardot C.G. et al. Targeted neurotechnology restores walking in humans with spinal cord injury // Nature. 2018. V. 563. № 7729. P. 65.
  24. Гришин А.А., Боброва Е.В., Решетишкова В.В. и др. Система детектирования фаз шагательного цикла и стимуляции спинного мозга как инструмент управления локомоцией человека // Медицинская Техника. 2020. Т. 54. № 5 (323). С. 10.
  25. Городничев Р.М., Пухов А.М., Моисеев С.А. и др. Регуляция фаз шагательного цикла при неинвазивной электрической стимуляции спинного мозга // Физиология человека. 2021. Т. 47. № 1. P. 73.
  26. Мошонкина Т.Р., Шаманцева Н.Д., Ананьев С.С. и др. Новая технология регуляции ходьбы у детей с детским церебральным параличом // Физиология человека. 2025. Т. 51. № 1. P. 27.
  27. Francis C.A., Lenz A.L., Lenhart R.L., Thelen D.G. The modulation of forward propulsion, vertical support, and center of pressure by the plantarflexors during human walking // Gait Posture. 2013. V. 38. № 4. P. 993.
  28. Dong H., Hou J., Song Z. et al. An adaptive reflexive control strategy for walking assistance system based on functional electrical stimulation // Front. Neurosci. 2022. V. 16. P. 944291.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).