Запустить в «космос». Как невесомость помогает людям, страдающим болезнью Паркинсона

Главный научный сотрудник Института высоких биомедицинских исследований Петрозаводского госуниверситета Александр Мейгал увлекся нейрофизиологией, окончив в 1987 году медицинский факультет этого вуза. В 34 года защитил докторскую диссертацию, а через два года стал профессором. Возглавляет Международное общество по патофизиологии ISP, написал более 200 научных работ.

C 2014 года Александр Мейгал — еще и глава международной группы ученых, которая проводит в Карелии исследование мирового уровня по влиянию невесомости на больных паркинсонизмом. 

Рождение проекта

В ходе научной деятельности Александр Мейгал участвовал в нескольких научных работах, которые удачно дополняли друг друга. Сначала были успехи в вычислении энтропии (мера отклонения мышечной активности пациента от нормы — прим. ТАСС) и размерности электромиограммы (запись активности мышц, проявляющейся в виде выработки электрического тока — прим. ТАСС) в союзе с коллегами-физиками из Университета Восточной Финляндии, г. Куопио. Это позволило начать изучение ранней диагностики болезни Паркинсона.

Затем профессор принял участие в эксперименте «Марс-500» по имитации пилотируемого полета на Марс, где знания по электромиографии были востребованы для оценки разных методов профилактики действия невесомости на организм человека в наземном эксперименте. А потом были многочисленные конференции по двигательной системе и физиологии человека в невесомости, организованные московским Институтом медико-биологических проблем.

«В результате сложилась уникальная ситуация, когда я одновременно знал, что у больных паркинсонизмом повышен мышечный тонус, умел это оцифровать, и знал, что в космосе мышечный тонус резко снижается, и это я тоже мог исследовать. Оставалось лишь совместить эти два слагаемых и получить новую идею — снижать мышечный тонус у больных паркинсонизмом при помощи невесомости. В разговоре с Ириной Саенко, коллегой из Института медико-биологических проблем РАН, эта идея буквально появилась из воздуха, и мы решили, что постараемся ее вместе осуществить. Институт в лице ООО «Центр авиакосмической медицины и технологий» позволил нам приобрести медицинскую систему имитации невесомости, и мы начали проект», — рассказывает Александр Мейгал.

Плоды

В 2014 году профессор с коллегами начали работы над идеей использовать метод «сухой иммерсии» — имитации невесомости — для пациентов с болезнью Паркинсона. Этот метод, созданный в 1970-е годы в ГНЦ РФ «Институт медико-биологических проблем» РАН (Москва), уже применяется, например, для реабилитации при сосудистых заболеваниях центральной нервной системы, ДЦП и лечении отеков.

В Лаборатории новых методов физиологических исследований ПетрГУ специалисты Центра авиакосмической медицины и технологий установили ванну — конструкцию 2,7 м в длину и 1,3 м в ширину. Для проведения экспериментов ее наполняют водой, которая фильтруется, аэрируется и нагревается при помощи термостата. Главный элемент — тонкая водонепроницаемая пленка площадью 30 кв. м.

«Человек погружается в ванну с теплой водой, но не соприкасается с ней благодаря пленке, в которую завернут. На него действуют три фактора: равномерная компрессия со всех сторон, безопорность и малоподвижность. Рефлекторно создается эффект невесомости, человек «подвешен», у него исчезает чувство опоры и ощущение гравитации, хотя она, конечно же, присутствует. Здесь очень много физики, но есть физиология: если мышечному тонусу противостоять гравитации не нужно, то он исчезает», — пояснил ученый.

В проекте участвуют физиологи, неврологи, физики, инженеры из Петрозаводского госуниверситета, университета Восточной Финляндии, Института медико-биологических проблем РАН и московского Научного центра неврологии.

Отбор «космонавтов»

Изначально планировалось охватить исследованиями около 40 человек от 45 до 68 лет, в основном из Республики Карелия. Однако география исследования быстро расширилась до Новосибирска, Московской области, Республики Алтай, белорусских Минска и Несвижа и казахстанской Караганды.

Потенциальных участников обследовали специалисты кафедры неврологии — уточняли диагноз, стадию заболевания, определяли депрессию, когнитивные функции, основные симптомы и друге необходимые показатели, делали необходимые анализы. Отбор был очень строгий — при помощи критериев включения и невключения.

Звучит как парадокс — чтобы попасть на исследование по реабилитации, надо быть достаточно здоровым. Исключение, конечно, составила сама болезнь Паркинсона.

После положительного заключения неврологов на допуск к участию в проекте больных погружали в ванну и делали пробную 15-минутную иммерсию с полным физиологическим обследованием.

«Этого времени хватало, чтобы определить, с кем мы будем работать дальше. Исключались люди с экстрасистолией, неустойчивым артериальным давлением. В итоге полный курс из семи «космических» полетов по 45 минут прошли только 25 человек, и мы от них не ждали неожиданностей, но всегда были рядом с испытуемым и контролировали его гемодинамику и самочувствие», — рассказывает Александр Мейгал.

До, после и во время погружений в ванну с помощью различных приборов и датчиков оценивался тремор, характеристики вертикального стояния, электромиограмма, походка, психометрические характеристики, скорость реакции, клиническое состояние.

«Мы брали по три человека на полгода. Это очень медленное и трудоемкое исследование. Одно обследование иногда длилось до трех часов, и в нем собиралось до 50 разных физиологических параметров», — отметил профессор.

Полученные данные частично обрабатывались коллегами с кафедры прикладной физики Университета Восточной Финляндии (г. Куопио), с которыми с 2006 года у карельских ученых сложились партнерские отношения в области технологий анализа сигнала. Участие в проекте одного из аспирантов из Финляндии позволило обрабатывать часть данных на суперкомпьютере в Эспоо (Финляндия).

«Каждый реагировал по-своему, но всем становилось легче»

По словам профессора, в ходе исследования удалось установить, что даже однократное помещение в состояние невесомости очень сильно воздействует на больного.

«Мышечная ригидность уменьшается на 30−40%. У многих испытуемых снижается и тремор — это заметно клинически, а электромиограмма становится менее ритмичной на 15−20%. Это сильный эффект, но через несколько часов он пропадает. Если говорить о целом курсе, то лечебный эффект накапливается медленно — первые элементы улучшения наблюдаем лишь к четвертому, иногда только к пятому-шестому сеансу. На следующий день после седьмого сеанса уже получается, что ригидность уменьшена на 15−20% по сравнению с состоянием «до курса». Но самое удивительное в том, что этот эффект длится в течение двух недель после курса, без иммерсии, у некоторых испытуемых он становится еще более сильным, однако в течение двух месяцев практически все параметры возвращаются в исходное состояние», — рассказывает ученый.

Его ассистент по исследованию и супруга Людмила Герасимова-Мейгал рассказала, что у многих больных наблюдается небольшое убыстрение ходьбы, улучшается повседневная активность, расширяется диапазон движений, скорость реакции.

«Некоторые испытуемые избавились от неприятных вегетативных симптомов, которые были у больных до погружений в иммерсионный комплекс. Это онемение, чувство холода, запоры, слюнотечение и др. Если у каждого испытуемого было четыре-шесть симптомов, то после «полетов» их количество уменьшалось до двух-четырех, а их общая выраженность снижалась до 50%. В среднем они теряли два симптома, но обычно разные. Каждый реагировал по-своему, но всем им становилось лучше», — отмечает профессор Герасимова-Мейгал.

У некоторых больных улучшались общие когнитивные способности.

«С точки зрения влияния на болезнь это уже реабилитация», — уточнила профессор Герасимова-Мейгал.

Результаты исследований карельских ученых были опубликованы в ведущих мировых научных журналах по нейронаукам и реабилитации Frontiers in Neuroscience, Pathophysiology и Physikalische Medizin.

«Мы не занимаемся лечением. Это исследовательский проект. Наша задача показать, что метод «сухой иммерсии» является действенным, и разработать методику его применения к больным паркинсонизмом, которую мы сможем предложить миру», — подчеркнул Александр Мейгал.

«Следующие четыре года будут направлены на выяснение нейрофизиологических механизмов улучшений, которые мы обнаружили. В дискуссиях с коллегами-нейрофизиологами появилась идея, что искусственная невесомость действует преимущественно на центральные нервные механизмы и пластичность мозга, в частности, на коннективность мозга. Возможно и участие гормональных механизмов, так как эффект невесомости длится достаточно долго после ее прекращения», — добавил ученый.

Игорь Лукьянов