Лаборатория нейропротезов

Руководитель: Павел Мусиенко

 

Научные интересы:

В последние десятилетия достигнут существенный прогресс в изучении структуры и функции нейронных сетей спинного и головного мозга. Разработаны современные биоинженерные технологии для искусственного управления функциями ЦНС при патологии. Проведенные в прошлом исследования (Gerasimenko et al. 2008; Courtine et al. 2009; Musienko et al. 2009, 2011, 2012) ставят конкретные задачи по оптимизации алгоритмов нейропротезирования, созданию моделей нейромоторных заболеваний для in-vivo апробации, выяснению механизмов и эффектов воздействия на нервную систему, а также трансляции готовых лечебных методов в клиническую практику. Этим задачам посвящена работа в Лаборатории нейропротезов.

 

 

Основные направления:

·Исследование структурно-функциональной организации нейронных сетей спинного мозга, ответственных за сенсомоторную и соматовисцеральную интеграцию

·Создание экспериментальных моделей поражений спинного мозга (пороки развития, артрогрипоз, нейродегенеративные заболевания)

·Применение имплантируемых электрохимических нейропротезов при плегиях различной этиологиии

·Разработка новых неинвазивных подходов искусственного управления спинальных нейронных сетей

 

 

 

Сотрудники лаборатории:

• к.б.н. Наталья Меркульева, постдок

• Олег Горский, научный сотрудник

 

Проводится конкурс (!) на вакантные ставки:

- Постдока (1ставка)

- Научных/старших научных сотрудников (2 ставки)

 

Приглашаются студенты 4-5 курсов для подготовки бакалаврских/магистерских дипломных работ по тематике лаборатории

Желающим войти в команду Лаборатории нейропротезов

присылать свое резюме на pol-spb@mail.ru

 

 

 

 

Финансовая поддержка:

- Грант РНФ №14-15-00788

- Грант СПбГУ (приказ №2436/1 от 09.04.2015 года)

- Грант Президента РФ МД-1018.2017.7 (2017-2018)

 

 Сотрудничество:

- Институт физиологии им. И.П.Павлова РАН

- НИИ фтизиопульмонологии МЗ РФ

- Отдел биотехнических проблем, Санкт-Петербургский Государственный Университет Аэрокосмического приборостроения (ГУАП)

- ЦНИИ робототехники и технической кибернетики

- Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL)

- University of Zurich

- The Nobel Institute for Neurophysiology, Karolinska Institutet (Stockholm)

 

 

Публикации лаборатории:

Cтатьи:

2015 г:

Friedli L, Rosenzweig ES, Barraud Q, Schubert M, Dominici N, Awai L, Nielson JL, Musienko P, Nout-Lomas Y, Zhong H, Zdunowski S, Roy RR, Strand SC, van den Brand R, Havton LA, Beattie MS, Bresnahan JC, Bézard E, Bloch J, Edgerton VR, Ferguson AR, Curt A, Tuszynski MH, Courtine G. Pronounced species divergence in corticospinal tract reorganization and functional recovery after lateralized spinal cord injury favors primates // Science Translational Medicine  2015; 7(302): 302ra134.
IF 2014/2015 = 15.843
 
2016 г:
 
Wenger N., Moraud E.M., Gandar J., Musienko P. et al. Spatiotemporal neuromodulation therapies engaging muscle synergies improve motor control after spinal cord injury //  Nature Medicine. – 2016 – 22 (2), 138-145. 
IF 2014/2015 = 27.363
 
Merkulyeva N., Veshchitskii  A., Makarov F., Gerasimenko Y, Musienko Р. Distribution of 28 kDa calbindin-immunopositive neurons in the cat spinal cord // Frontier in Neuroanatomy. - 2016. 28(9):166. 
IF 2014/2015 = 3.54
 
Merkulyeva N.S., Bugrova V.S., Bondar I.V. Cat’s visual area 18 intermodular interactions development under different visual environment. // Ross. Physiol. J. Sechenova. 2016. V. 102(10). P. 1156-1164.
Scopus, IF= 0.652
 
Mirzoev TM, Tyganov SA, Lomonosova YN, Musienko PE, Shenkman BS. Signaling pathways regulating protein synthesis in rat soleus muscle during early stages of hindlimb unloading. // Ross Fiziol Zh Im I M Sechenova. 2015 Nov;101(11):1299-308.
Scopus, IF 2014/2015 = 0.655
 
Lyakhovetskii V. A., Merkulyeva N. S., Veshchitskii A. A., Gerasimenko Y. P., and Musienko P. E. A mathematical model of hind-limb control in cats when walking backward. // Biophysics, 2016, Vol. 61, No. 5, pp. 797–804. 
Scopus, IF 2014/2015 = 0.662
 
Merkulyeva N.S., Veshchitskiy A.A., Shkorbatova P.Yu., Shenkman B.S., Musienko P.E., Makarov F.N. Morphometric properties of dorsal Clarke’s nuclei in rostral segments of lumbar portion of spinal cord in cat. // Morfologia. 2016. Vol. 149. No. 5., pp. 797–804.
Scopus, IF 2014/2015 = 0.578
 
 
 
Публикации в материалах конференций и сборниках научных трудов:
 
2015г:
 
Мусиенко П.Е. Нейрофармакологические механизмы контроля спинальных функций // Материалы II Российско-Финского Симпозиума «Современные тенденции в разработке лекарственных препаратов». Санкт-Петербург, Россия, 20 октября 2015.
 
Мусиенко П.Е. Экспериментальные модели реабилитации спинальных больных // Материалы IV Конгресса Национальной Ассоциации Фтизиатров. Симпозиум «Фундаментальные исследования в проблеме внелегочного туберкулеза». 19-21 ноября 2015.
 
А.В. Бахшиев, Е.Ю. Смирнова, П.Е. Мусиенко. Методические основы проектирования систем поддержания динамической устойчивости человека для реабилитации людей с ограниченной подвижностью // Материалы 8-й всероссийской мультиконференции по проблемам управления, 3 октября 2015г.
 
Вещицкий А.А., Меркульева Н.С., Мусиенко П.Е.  Распределение кальбиндин-иммунопозитивных нейронов в спинном мозге кошки // Материалы международной научной конференции Научного парка СПбГУ «Трансляционная биомедицина: современные методы междисциплинарных исследований в аспекте внедрения в практическую медицину» Санкт-Петербург, Россия, 10-12 Ноября 2015.
 
Шкорбатова П.Ю., Ляховецкий В.А., Баженова Е.Ю., Павлова Н.В., Мусиенко П.Е.  Скелетотопия и размеры сегментов пояснично-крестцового отдела спинного мозга кошки // Материалы международной научной конференции Научного парка СПбГУ «Трансляционная биомедицина: современные методы междисциплинарных исследований в аспекте внедрения в практическую медицину» Санкт-Петербург, Россия, 10-12 Ноября 2015.
 
Павлова Н.В., Баженова Е.Ю., Шкорбатова П.Ю., Мусиенко П.Е., Коржевский Д.Э. Распределение нейрон-специфичного белка NeuN в сером веществе спинного мозга кошки // Материалы международной научной конференции Научного парка СПбГУ «Трансляционная биомедицина: современные методы междисциплинарных исследований в аспекте внедрения в практическую медицину» Санкт-Петербург, Россия, 10-12 Ноября 2015.
 
Горский О.В., Мусиенко П.Е.  Решение проблемы нагрева модуля беспроводной передачи энергии для имплантируемых телеметрических устройств и нейропротезов // Материалы международной научной конференции Научного парка СПбГУ «Трансляционная биомедицина: современные методы междисциплинарных исследований в аспекте внедрения в практическую медицину» Санкт-Петербург, Россия, 10-12 Ноября 2015.
 
Zelenin P.V., Musienko P.E., Gorskii J.V., Lyalka V.F., Gerasimenko Y.P., Orlovsky G.N., Dliagina T.G.. Activity of individual spinal neurons during locomotion initiated from brainstem and from spinal cord // Proceeding of Society for Neuroscience Congress - Chicago, 2015. P. 37
 
2016 г:
 
Меркульева Н.С., Вещицкий А.А., Герасименко Ю.П., Мусиенко П.Е.. Локализация нейронов спинного мозга кошки, активирующихся при вызванной локомоции. Материалы XII международного междисциплинарного конгресса «Нейронаука для медицины и психологии». Судак, Крым, Украина, 2-11 июня 2016 г. С. 276.

Вещицкий А.А., Меркульева Н.С., Мусиенко П.Е. Кластерная организация кальбиндин-иммунопозитивных нейронов дорсальных рогов спинного мозга кошки. Материалы XII международного междисциплинарного конгресса «Нейронаука для медицины и психологии». Судак, Крым, Украина, 2-11 июня 2016 г. С. 111.

Меркульева Н.С., Вещицкий А.А., Мусиенко П.Е. Иммуногистохимическое исследование локализации кальбиндиновых интернейронов в люмбосакральном отделе спинного мозга кошки. Материалы конференции с международным участием «Современные проблемы нейробиологии», 12-14 мая 2016 г, Ярославль. С. 31-32.

Павлова Н.В., Баженова Е.Ю., Меркульева Н.С., Вещицкий А.А., Шкорбатова П.Ю, Мусиенко П.Е. Цитохимические особенности нейронов ядра Кларка спинного мозга кошки. Материалы конференции с международным участием «Современные проблемы нейробиологии», 12-14 мая 2016 г, Ярославль. С. 38-39.

Меркульева Н.С., Вещицкий А.А., Герасименко Ю.П., Мусиенко П.Е. Распределение с-fos-иммунопозитивных нейронов в спинном мозге децеребрированных кошек при вызванной локомоции. Материалы VI Всероссийской с международным участием конференции по управлению движениями «Motor Control-2016». 14-16 апреля 2016 г. Казань. С. 61.

Musienko P., Merkulieva N., Gerasimenko Y. Spinal mechanisms of the direction control during locomotor activity. ХI Международный Симпозиум «Биологическая подвижность». Пущино, 12-14 мая 2016 г. С. 166.

Мусиенко П.Е., Павлова Н.В., Куртин Г. Пространственно-временная модуляция нейронных сетей для восстановления функций спинного мозга. VI Всероссийской с международным участием конференции по управлению движениями «Motor Control-2016». 14-16 апреля 2016 г. Казань. С. 21.

Zelenin PV., Musienko PE., Gorskii OV., Lyalka VF., Gerasimenko YP., Orlovsky GN., Merkulieva N., and Deliagina TG. Activity of individual spinal neurons during locomotion initiated from brainstem and from spinal cord. 46nd Annual Meeting of the Society for Neuroscience, November 12-16, 2016, San Diego, USA.

 
 
 
Полезная литература:
 
Minev I.R.*, Musienko P.* et al. Electronic dura mater for long-term multimodal neural interfaces. // Science. - 2015. - Vol. 347 no. 6218. - P.159-163. [* contributed equally]
 
Wenger N., Moraud E.M., Raspopovic S., Bonizzato M., Di Giovanna J., Musienko P., Morari M., Micera S., Courtine G. Closed-loop neuromodulation of spinal sensorimotor circuits controls refined locomotion after complete spinal cord injury // Science Translational Medicine. – 2014. –  6(255): 255ra133. 
 
Borton D., Bonizzato M., Beauparlant J., Digiovanna J., Moraud E.M., Wenger N., Musienko P., Minev I.R., Lacour S.P., Millán J.D., Micera S., Courtine G. Corticospinal neuroprostheses to restore locomotion after spinal cord injury // Neuroscience Research. – 2014 – Vol. 78. – P. 21–29. Review.
 
Musienko P., Heutschi J., Friedli L., den Brand R.V., Courtine G. Multi-system neurorehabilitative strategies to restore motor functions following severe spinal cord injury // Experimental neurology. – 2012. – Т. 235. – №. 1. – С. 100-109. Review.
 
van den Brand R., Heutschi J., Barraud Q., DiGiovanna J., Bartholdi K., Huerlimann M., Friedli L., Vollenweider I., Moraud E.M., Duis S., Dominici N., Micera S., Musienko P., Courtine G. Restoring voluntary control of locomotion after paralyzing spinal cord injury // Science. – 2012. – Т. 336. – №. 6085. – С. 1182-1185.
 
Dominici N., Keller U., Vallery H., Friedli L., van den Brand R., Starkey M.L., Musienko P., Riener R., Courtine G. Versatile robotic interface to evaluate, enable and train locomotion and balance after neuromotor disorders // Nature Medicine. – 2012. – Т. 18. – №. 7. – С. 1142-1147.
 
Courtine G, van den Brand R, Musienko P. Spinal cord injury: time to move // Lancet. 2011, 377(9781):1896-8.
 
Musienko P., van den Brand R., Marzendorfer O., Roy R.R., Gerasimenko Y., Edgerton V.R., Courtine G. Controlling specific locomotor behaviors through multidimensional monoaminergic modulation of spinal circuitries // The Journal of Neuroscience. – 2011. – Т. 31. – №. 25. – С. 9264-9278.
 
Courtine G., Gerasimenko Y., van den Brand R., Yew A., Musienko P., Zhong H., Song B., Ao Y., Ichiyama R.M., Lavrov I., Roy R.R., Sofroniew M.V., Edgerton V.R. Transformation of nonfunctional spinal circuits into functional states after the loss of brain input // Nature Neuroscience. – 2009. – Т. 12. – №. 10. – С. 1333-1342.
 
Musienko P., van den Brand R., Maerzendorfer O., Larmagnac A., Courtine G. Combinatory electrical and pharmacological neuroprosthetic interfaces to regain motor function after spinal cord injury // Biomedical Engineering, IEEE Transactions on. – 2009. – Т. 56. – №. 11. – С. 2707-2711. Review.

 

 

Полезные ссылки:

 

https://ru.wikipedia.org/wiki/Нейропротезирование

http://www.infran.ru/Diss-Sovet/Musienko/Musienko-text-autoref.pdf

http://www.nkj.ru/archive/articles/21451/

https://www.nkj.ru/news/25648/

http://spbu.ru/news-spsu/24241-obezyany-pomogut-cheloveku-vosstanovitsya-posle-povrezhdeniya-spinnogo-mozga.html

https://www.nkj.ru/news/26863/

http://www.gazeta.ru/science/2015/01/09_a_6370437.shtml

http://www.nkj.ru/news/28002/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Русский