Томские ученые создают трехмерную модель вестибулярного аппарата человека
Ученые международной лаборатории моделирования физических процессов в биологии и медицине ТГУ создают первую в мире трехмерную физико-математическую модель вестибулярного аппарата человека. Предполагается, что разработка поможет больным подбирать индивидуальные настройки вестибулярных имплантов, а также улучшит технологию изготовления этих устройств, сообщает пресс-служба вуза.
Вестибулярный аппарат человека – сложная система, отвечающая за равновесие и ориентацию человека в пространстве. Нарушения в его работе могут привести к полной потере возможности двигаться, при этом вестибулярные расстройства встречаются довольно часто: они поражают каждого десятого человека в преклонном возрасте, а также могут быть вызваны травмами и заболеваниями мозга. Частично восстановить утраченную функцию способны вестибулярные импланты, однако пока в мире проведено всего 11 операций по их установке.
«Вестибулярные импланты, как и любые искусственные органы, пока еще далеки от совершенства. Их передаточная функция, то есть способность передавать импульс в мозг по нервным каналам для восстановления функциональности вестибулярной системы, не стопроцентна, а именно от этого зависит, правильно ли мозг воспримет сигналы от импланта, и соответственно ориентация человека в пространстве», – рассказал замруководителя лаборатории, проректор ТГУ Владимир Демкин.
По его словам, каждому пациенту необходима персональная настройка импланта, это касается и частоты, и формы передаваемых импульсов. Однако до сих пор не существует прямых методов измерения передаточной функции, а косвенные измерения, например, вестибуло-окулярного рефлекса, не дают достоверной информации. Эффективным методом для решения задачи совершенствования импланта является математическое моделирование. Детализированная модель вестибулярного аппарата, которая разрабатывается в лаборатории ТГУ, поможет решить эту проблему.
Проректор подчеркнул, что пока остается актуальной проблема проверки полученных с помощью численного моделирования результатов. Для этого ученые лаборатории и их коллеги из других стран проводят тестирование пациентов, уже перенесших установку имплантов. Они пытаются найти стратегии оптимальной стимуляции вестибулярного нерва. Так, одно из последних предположений, выдвинутое руководителем лаборатории ТГУ Германом Кингма совместно с коллегами из Нидерландов, Австрии и Швейцарии, – что различная электрическая стимуляция вестибулярного нерва способна заметно менять походку больного.
Международная лаборатория моделирования физических процессов в биологии и медицине была создана в 2014 году на физическом факультете ТГУ в рамках сотрудничества с Университетом Маастрихта (Нидерланды). В исследованиях лаборатории задействованы ученые СибГМУ и НИИ фармакологии и регенеративной медицины им. Е.Д. Гольдберга. Лаборатория входит в состав САЕ «Институт биомедицины» ТГУ.