Текст книги "Нейрофизиология для чайников. Лечение неполных травм при инсультах, ДЦП, рассеянном склерозе, спинальных травмах. Теория делинизации"

3.11. Классификационная система спинальных травм – ASIA

Ещё одной связью, что я получил с 4.х, была классификационная система ASIA. Как оказалось, классификационная система ASIA также делит систему на отдельные группы мотонейронов и на нейроны чувствительные. При этом она измеряет грейд каждой отдельной мышечной группы и ставит по нему балл, а также измеряет каждую отдельную область чувствительности на два типа раздражителя и ставит балл по степени сохранности этих функций.

То есть что интересно в системе ASIA: она, как и я в своих работах, предполагает чудовищную степень параллелизации вычислительного процесса, когда дело касается мотонейронов и чувствительных нейронов. При этом то, что, согласно ASIA, надо проверять систему на разные типы чувствительности, даже одну и ту же область, прямо говорит о том, что ASIA прямо признаёт, что разные типы чувствительности иннервируются разными системами.

ASIA также делит на полные и неполные травмы. Но тут такое чувство, что корректных определений полных и неполных травм они не достигли, ибо понимания амплитудности движения они не получили и представляют систему мотонейронов не как механизм амплитудности, но как массу нейронов, что просто посылает импульс: сильнее импульс – сильнее сокращение. По итогу это крайне неверно с позиций бодибилдинга. Отсюда же и определение, что они не получили, полных травм – когда нейросеть, что иннервирует фрагмент амплитуды, отмирает; и травм неполных – когда нейросеть была повреждена, но выжила и всё ещё способна к нейрогенезу. Отсюда же и непонимание, что многие глубокие мышечные контрактуры – на самом деле частично плегии и частично травмы полные, ибо иннервация мышцы пробита, фрагмента иннервации просто нет. Что интересно, ASIA также предполагает возможность существования зон презервации, мест, где функции ниже уровня травмы частично сохранены.

Таблицу, которая заполняется и по ней вычисляется общий финальный счёт пациента по моторным и чувствительным функциям, вы всегда можете найти в интернете, просто напишите ASIA в поисковике. Основа всей системы – это именно просчёт сохранившейся иннервации и, как следствие, прогнозирование возможности восстановления пациента (смотри рисунок).

Тесты ASIA, для более полного понимания локализации травмы, проводятся как минимум два раза. Первый раз – после того, как состояние пациента станет достаточно стабильным. Во второй же раз их делают после того, как пройдёт один год с момента, как пациент получил травму. Делается это потому, что очень часто пациенты будут сталкиваться с различными формами спинального шока, который держится до одного года. Спинальный шок не даст нейросетям полноценно работать, как следствие, корректно иннервацию просчитать будет невозможно.

3.12. Ошибки классического просчёта гейта

Современная модель движения на двух конечностях, описанная в литературе по лечению травм церебральных и спинальных, на самом деле крайне неправильная. Всё дело именно в том, что вся нагрузка при просчёте баланса ложится именно на поясницу, таз и приводящие/отводящие мышцы. Именно мышцы, не скелет, и не суставы, но именно мышцы. Мышцы в прямом смысле этого слова принимают конкретную позу через механизмы амплитудности и кортикоспинального контроллера, вытягивая за собой скелет и смещая его в конкретную, правильную в данный момент позу.

Классическая модель цикла походки.

И, в общем-то, данная классическая, модель даже чуть-чуть не раскрывает фазы движения поясницы, таза и приводящих/отводящих мышц бедра, что является крайне грубой ошибкой.

Отсюда же и начинается всё веселье. Сами по себе механизмы иннервации через мотонейроны можно крайне легко сломать, ибо эти самые мотонейроны имеют колоссальные размеры и их нейрогенез, даже если и существует, крайне ограничен. Не выйдет нарастить полутораметровые мотонейроны в случае их обширной смерти. В нашей ЦНС просто нет такого механизма.

То же самое справедливо и в случае обширных полных травм путей пирамидальных. Да, безусловно, их пластика ещё в какой-то степени передана, и действительно можно в случае травм неполных добиться каких-то успехов в реабилитации. Но! Это не значит, что пирамидальные пути можно целиком и полностью отрастить самостоятельно. Механизм как таковой опять отсутствует.

По сути, когда дело касается нас как вида, мы очень серьёзно иннервированы именно в бёдрах, тазе и пояснице, и дело даже не только в одних мотонейронах, но и в путях кортикоспинальных. Отсюда же и вывод: чаще всего при травмах неполных, травмах, при которых иннервация всё ещё частично сохраняется, наиболее часто будет повреждена иннервация как моторная, так и пирамидальная именно таза, бёдер и поясницы. И именно отсюда и начинает возникать дефект с накапливающейся демиелинизацией в этих функциях, что впоследствии и приведёт к тяжёлым дефектам потери равновесия и обширным мышечным контрактурам в этих регионах. Контроллер в них слишком широкий, не выйдет описать всю его функцию банальной строчкой «встань и иди, если хочешь», чтобы нейросетевой дарвинизм и процессы ремиелинизации протекали более быстро. Механизм так не работает. Пациент, с точки зрения современных взглядов на нейрофизиологию и процессы параллелизации, должен быть обучен быть достаточно широким, ибо это и есть тот единственный шанс лечения травм неполных, что сейчас он имеет.

3.13. Расчёт баланса и просчёт иннервации с точки зрения data science и deep machine learning

Ниже ещё немного понимания того, что происходит в путях кортикоспинальных и каким образом компенсация на пространство со стороны ПДС работает. В этот раз я взял простые модельки из машинного зрения. Список самой простой литературы и инструкции по установке и запуску простых моделей можно найти в интернете.

Одним из наиболее важных элементов глубокого машинного обучения является – отгадайте что? Является изначально хороший dataset, на котором нейронку и будут обучать. Качественный dataset – это уже более чем половина решения задачи по обучению нейронки. И вот тут один крайне важный и забавный концепт всего этого лечения травм неполных нижних конечностей. Если те вещи, что мы ищем для того, чтобы пациент более полноценно восстановился во всех возможных плоскостях движения, есть процесс гиперплазии и гипертрофии в мышцах (вы ведь помните, что это два фундаментальных процесса роста и функционирования мышцы), то почему, черт побери, наша медицина, что западная, что российская, использует такие хреновые датасеты? Почему она не использует опыт, что уже копился тысячелетиями и что выразился в двух крайне прямых направлениях спорта – бодибилдинге и сумо?

То есть да, безусловно, если у пациента полная травма и плегии, то шанса у него нет. Но блин, на нашей планете сейчас живёт громадное количество людей, чья двигательная система может быть значительно укреплена за счёт уже текущих знаний и что не понимают те проблемы, с которыми сталкивается ЦНС после травмы.

Сильно сложные модельки рассматривать не стану, потому что эта книга не о том, да и сами идеи многоуровневых многослойных нейросетей разного типа крайне непросты. В целом я крайне рекомендую вам, дорогой читатель, прочитать хоть пару книг на тему data science и deep machine learning.

Итак. Первым делом я хочу познакомить вас с kaggle.com. Это довольно интересный и глубокий проект касательно нейросетей и различного рода датасетов. На нём частенько проводятся соревнования и разыгрываются довольно приличные деньги.

На кагле можно прямо в поисковик вбивать название сеток, датасетов или интересующих элементов и смотреть решения схожих задач, либо же даже собирать из доступных там датасетов свой.

За примером далеко ходить не станем и выберем простенькую сетку, что могла бы, скажем, различать на фотографии позы из йоги и делала бы их классификацию. Набираем в поисковике кагла yoga poses – и вуаля, большое количество самых разнообразных датасетов и код, что без особых усилий можно копернуть да потестить.

На картинке ниже – работа Ekaterina Dranitsyna, найти её можно по ссылке вот тут: https://www.kaggle.com/code/ekaterinadranitsyna/yoga-poses. Я намеренно не буду глубоко рассматривать тут модельки, ибо, во-первых, я далеко не математик и суждения мои поверхностны, и во-вторых, я не желаю нарушать ничьи авторские права.

Копируем код, тащим его в гугл колаб – и можно экспериментировать с настройками сетки сколько угодно долго. Единственное, что запуск просчёта весов и процедура обучения нейронки – процесс крайне ресурсозатратный, и на бюджете кроме как простые сетки пощупать не выйдет.

Ещё один пример. В одно время мне в руки попала книга по FastAI. Книга очень забавная, и, насколько я могу судить, смысл именно этого фреймворка заключается в том, чтобы дать конечному пользователю возможность простой и быстрой настройки уже предобученной нейронной сети, её нескольких слоёв. Смысл в том, чтобы сделать концепты нейронных сетей более доступными и не требующими первоклассного образования. В том, чтобы даже школьник мог заглянуть в эти процессы и, может быть, даже что-то для себя усвоить.

На ютьюбе также можно запросто найти по fastai лекции с кагла. Очень забавно послушать и определиться с тем, куда сейчас всё это движется. Ссылочка на ютьюб: https://www.youtube.com/watch?v=0oyCUWLL_fU

По идее, кортикоспинальные пути так и работают. Они просто сканируют пространство на определённые элементы – камни, горки, ямы, лесенки, лёд, вес тела, одежда, ветер, и они начинают на них компенсировать. При этом сама основная модель компенсации уже передана генами, и есть лишь небольшая возможность настройки модели под конкретные условия жизни индивидуума через нейросетевой дарвинизм либо же лёгкие процессы нейрогенеза. При этом также эти модели можно и поломать, и, будучи сильно разрушенными, они вообще человеческое тело постурального контроля по факту-то и лишают. Также забавно то, что, например, астронавты всё так же развивают атаксию и спастические паттерны в условиях невесомости, а это прямо говорит о том, что пережимка этих сеток под условия жизни идёт постоянно.

Вот ещё один примерчик с ютьюба, и в этот раз это пример GAN: https://forum.jovian.ai/forum/c/pytorch-zero-to-gans/18. GAN – это генеративные нейронные сети. Сети, что могут не просто научиться воспринимать и классифицировать сложные виды информации, но ещё будут способны что-то создавать на базе обучения.

Вообще, сейчас очень много самой разнообразной литературы на темы глубокого машинного обучения, DS, DE, и я бы вам, мой дорогой читатель, крайне рекомендовал ознакомиться с этими темами хотя бы поверхностно.

3.14. Постановка двух моделей гейта. Компенсация на слабые мышцы/пространственный контроль

Полноценный гейт у меня так и не поднялся. В колени, к сожалению, всё так же бил вес тела, и я не компенсировал его полноценно отводящими/приводящими мышцами. Это приводило к тому, что на дистанции от 1 км я начинал чувствовать боль на внешне отводящей поверхности колена. Мне банально всё так же по итогу не хватало иннервации, моторный путь был слишком пробит, а постуральный контроль я имел лишь отрывочный. Само по себе восстановление функций в какой-то степени произошло, но по итогу я примерно на 20 лет позже, когда это восстановление было бы достаточно эффективным и позволило мне двигаться свободно, без боли и дополнительных опор.

Вся походка по итогу свелась к двум видам гейта:

1) На костылях, выставляя одну ногу вперёд, я как бы отводил её в сторону, переводил мышечное напряжение в отводящие мышцы опорной ноги и слегка подпинывал её вперёд, дабы тело не сильно тащилось. Затем я отводил вторую ногу в сторону и подключал переднюю поверхность бедра, ногу слегка подкручивал, делал шаг вперёд и следом клал на неё вес тела. Носок при этом как бы слегка побалтывался, и его проворачивало. Таким вот образом походка и шла: одна нога, вторая. В моменты, когда усталость становилась чрезмерной, отводящие мышцы бедра прекращали работать и гейт проваливался вовнутрь. Надо было постоять минутку-другую, дабы ПДС расклинило.

2) Стоять и ждать, когда ПДС расклинит, по итогу было слишком накладно. Поэтому я начал подключать другой тип гейта в цикл. Я стал выкидывать костыли вперёд, давать опору на руки и следом подтаскивать тело.

И таким вот изменением элементов в гейт-цикле, по сути, я и научился хромать до 3 км. Колени при таком раскладе подвывали, но я всё равно шёл – и шёл, надо сказать, для своего времени и диагноза невероятно.

Одно из финальных видео в момент написания данной работы называлось «31 октября 2022 года». Поищите его на ютьюбе. Канал: @onlyvictoryahead.

3.15. Собираем 4.0

Итак, из всего вышенаписанного давайте ещё раз шаг за шагом обсудим логику и соберём 4.0. Картинки прилагаются.

Исходя из ASIA, мы знаем, что есть мышечный грейд от нуля до пяти, где:

0 – полный паралич;

1 – ощутимые или видимые сокращения;

2 – активные движения, полный ROM, когда нет гравитации;

3 – активные движения, полный ROM даже при наличии гравитации;

4 – активные движения, полный ROM при наличии гравитации, наличие тонуса в определённых позициях;

5 – нормальные активные движения, полный РОМ против гравитации, наличие полноценного тонуса, как и у здорового человека.

Также, исходя из ASIA, мы знаем, что, по сути, иннервация каждого отдельного фрагмента мышечной массы идёт не через всю сеть мотонейронов, но через мотонейроны специфические и свойственные именно этому мышечному фрагменту, что приводит к формированию травм неполных у пациентов со спинальными травмами.

Как мы видим из таблички выше, ASIA делит мышечный грейд, если мы берём грубо, на РОМ (амплитуда движения) и на тонус (возможность передачи позы в момент осуществления сложносоставного движения). ASIA прямо говорит, что изначально мышечный грейд есть РОМ, оценки с 0 до 2. А уже после того, как РОМ становится полноценным, мышечный грейд есть тонус, оценки с 3 до 5.

Копая ещё немножко дальше и раскрывая идею РОМ с точки зрения нейрофизиологии, мы первым делом упираемся в процесс гиперплазии и гипертрофии нашего тела. То есть, по сути, есть некий процесс усиления элемента РОМ, усиления силы смещения в конкретную точку пространства, и есть некий процесс расширения элементов РОМ, расширения спектров смещения, в которые происходит. Причём гипертрофия свойственна именно силовым видам спорта с ограниченной амплитудой – бодибилдингу, пауэрлифтингу. А гиперплазия является результатом проработки иной, более широкой, если изволите, со стороны движений. Гиперплазия свойственна гимнастическим видам спорта, балету, танцам.

Далее, ещё немного поразмышляв над проблемой, мы упираемся в параличи церебральные и то, что, по сути, все движения в нашем теле есть результат кодирования сложносоставных функций движения на уровне коры больших полушарий. Того, что наше тело в первые годы жизни создаёт пирамидальную двигательную систему в коре больших полушарий и мы, как следствие этого, никогда, по сути, не учились ни стоять, ни ходить, этот процесс нам был передан через гены. Особенно ярко эти идеи выражаются в теории больших моторных функций, GMFCS. И они особенно ярко прослеживаются в травмах церебральных – инсульт, ДЦП, рассеянный склероз, ЧМТ.

Поломка доминации и спастические паттерны – вот результат поражения кортикоспинальных функций. И, по сути, именно это при РС так часто и происходит. Дело, как ни странно, даже не в том, что пациент не может шевелить ногой, стоять или ходить. Дело именно в том, что пробитые кортикоспинальные функции форсят паттерны менее естественные, и, как следствие, проявляется хроническая усталость и суставные боли. Аномальный тонус в прямом смысле этого слова ломает механизмы моторного контроля, угнетая важные функции, вплоть до плегий этих функций. Что особенно ярко по итогу будет проявляться именно в ногах.

При этом вся система кортикоспинального контроля также будет иметь явные признаки вторичности и первичности нейросетей. То есть будут существовать как сильные, развитые доминантные цепи, что будут форсить паттерны более развитые, так и те, что будут более условны.

Далее, углубляясь в идеи параллелизации и подключая в концепции нейрофизиологии концепции из data science, смотря на проблему ещё шире, получаем вот что. Мы знаем, что нейронные сети хранят признаки в картах признаков и, собирая эти карты в системы, они фактически учатся классификации объектов. Картинки, звук, текст – по сути, нейронок, что могут выполнять ту или иную задачу, сейчас уже немало, и все они работают по схожему признаку: они собирают систему классификации из карт признаков, что собраны в слои, подобно пирамидальным структурам ЦНС. И самое удивительное, что с этой точки зрения, с точки зрения DS, широта и полнота анализа не есть сильный доминантный нейрон, который беспрерывно посылает сигнал, но есть широта контроллера и количество признаков, что были в карты признаков записаны и структурированы в корректную доминацию.

Ещё немного размышляя над проблемой, получаем очередную точку опоры в виде процессов нейросетевого дарвинизма. Процессы нейросетевого дарвинизма – это то, что происходит в человеческом головном мозге повсеместно, и это именно то, что делает его таким «необычным». Изначально генами передаётся именно структурность нейросетей, их связи. Как такого процесса образования новых нейронов, процессов «нейрогенеза», во взрослом человеческом теле почти не происходит. Происходят процессы именно нейросетевого дарвинизма. Сильные сети усиливаются, слабые сети ослабевают и отмирают. Отсюда и получаем проблему, которая завязана на том, что при неполных нейронных травмах появляется проблема вторичной нейродегенерации. Это выражается в том, что ослабленные неполной травмой нейросети отмирают, ибо они не способны производить стабильно нейронные импульсы, а значит, будут задоминированы и уничтожены иными, более доминантными сетями.

Процессы ремиелинизации – это и есть часть процессов нейросетевого дарвинизма. То есть сети могут быть как усилены путём создания новых связей, включения новых нейронов в цепочки, наращиванием миелина на аксонах. Так они могут быть и ослаблены, в том числе и отсутствием процессов ремиелинизации. Отсюда и получаем ситуацию, где дело не в том, что там какой-то нейрон получил частичную демиелинизацию и не может ремиелинизироваться, а в том, что карты хранят признаки, и отлетают именно слабые и условные признаки, что замещаются признаками менее точными, но более сильными; происходит вторичная нейродегенерация, «некорректный» процесс нейросетевого дарвинизма.

Отсюда и получаем баг, что завязан на «некорректной» доминации карт признаков, и ошибку ремиелинизации вторичности split load системы, необходимость передачи более полноценного возбуждениям в контроллер по всей его ширине. Необходимость ДЕЛИНИЗАЦИИ контроллера.

Отсюда же и решение. Надо вливать возбуждение во вторичность SLS в ожидании того, что она будет проходить трешхолд нагрузки нейрона и вызывать более корректные процессы нейросетевого дарвинизма, которые хотя бы будут завязаны на том, что ЦНС не будет её разрушать.

Итак…

Шаг 1. Моторный контроллер.

Вы должны заизолировать простые функции движения и амплитуды пробитых мышц. Фактически сформировать полноценную и достаточно широкую нагрузку на пробитые моторные функции, амплитудный контроллер и мотонероны. Делать это надо в ожидании того, что травма будет достаточно неполной, дабы пациент мог либо восстановить пробитые функции, либо вызвать их достаточно устойчивую компенсацию. Большинство упражнений, что я использовал для изоляции своих моторных функций, ищите в главе 3.2. Обязательно используйте техники бодибилдинга и выжимайте максимально широкие амплитуды с лёгкими/средними весами.

Вы должны понимать, что травмы довольно индивидуальны. Головной мозг – это чёрная коробка, что развивается по принципам нейросетевого дарвинизма. Она, эта коробка, очень широка, и травма, как правило, не ложится сразу на весь объём мозга, она ложится в определённый диапазон его значений. Когда вы что-либо советуете пациенту либо же являетесь тем, к кому данная концепция применяется, постоянно спрашивайте себя, полная или неполная травма данного диапазона. Если она полная, то в каком диапазоне амплитуд она полная, если она неполная, то в каком диапазоне амплитуд она неполная и почему. Делите спастики, плегии, мышечные и суставные контрактуры.

Самое страшное для этого уровня травмы – отсутствие амплитуд движения (плегии спектров амплитуд), сильная спастика.

Шаг 2. Пирамидальный контроллер.

Второй шаг заключается в том, чтобы укрепить контроллеры сложносоставных движений, контроллеры пирамидальные, в том, чтобы адекватного тонуса добиться. По идее, контроллеры пирамидальные более пластичны, чем контроллеры моторные. Как следствие этого, процессы нейросетевого дарвинизма протекают в них, по идее, более активно, и мы сможем вызвать в них более сильную компенсацию.

Пытаясь перетянуть пирамидальный контроль, снова и снова спрашивайте себя, полная или неполная это травма. В каких позах нарушения критичны, какие постуральные дисфункции ослабить вы в силах и почему. Изучайте постоянно тему спастических паттернов пареза и кортикоспинальных недостаточностей. Тяжёлые церебральные параличи не лечатся, иллюзий не питайте.

Как я собрал основу этого шага для себя, я показал в главах 3.4, 3.8, 3.9. Я взял два наиболее перспективных направления – сумо и бодибилдинг – и переработал их под себя. В частности, силовые упражнения жима ногами – я их придерживал руками, пытался при их осуществлении перевести всю нагрузку на мышцы ног и выжимал максимально широкие амплитуды.

Относительно сумо: полноценно стоять я не мог уже давно. Чтобы встать на обе ноги, мне нужна была постоянная устойчивая опора. Ни о каких полноценных тренировках сумо речи быть не могло. Я просто поднял адаптивный вариант упражнений shiko, suri-ashi, koshi-wari и, по сути, делал их на беговой дороже, потому что она имела жёсткую раму, за которую можно было держаться руками. И так же я заизолировал работу бедра, выполняя комплекс упражнений сумо на коленях.

Самое страшное в этом шаге – сильная кортикоспинальная недостаточность, спастика, атаксия, сильные церебральные параличи, дисфункции тонуса.

Шаг 3. Собираем походку, гейт-цикл.

Итак, теперь самое весёлое. По сути, даже если моторные функции в какой-то степени сохранились и даже если есть функции кортикоспинальные, то этого всё равно всё ещё будет мало. Цикл походки, гейт-цикл – это ещё более высокий уровень пирамидальной функции, и его тоже придётся после травмы перетягивать.

Если иннервация сильно пробита и если у пациента явно выражены дефекты спастических паттернов и полных травм, то в первую очередь нужно подумать об ограничителях в виде ортезов. Подбор ортезов надо осуществлять в зависимости от спектра травмы и степени травмированности той или иной функции.

Далее важно подумать о дополнительной опоре – ходунки, роллатор, костыли, костыли подлокотные, крабы, трости. Тут всё, в принципе, будет решать именно то, насколько полная или неполная травма у пациента и насколько хорошо пирамидальные функции уже были сведены в данную модель сохранившейся иннервации.

Лично я просто натягивал ортез на стопу и потом ещё сверху надевал на него ортез на коленный сустав. Так как в моём случае почти полная травма в стопе была уже очевидна, то и смысла её проработки почти не было. А вот колено и тазобедренный сустав были ещё очень даже живыми. Поэтому и ортез на них я взял мягкий. Он лишь слегка фиксировал оси и помогал от гиперэкстензии.

Надевал, в общем, один ортез, натягивал как сапог второй. Брал следом в руки костыли и шёл. Паттерн походки я представлял примерно следующим. Когда я стоял и положение ног было примерно на ширине плеч, я представлял, что жму каретку в жиме ногами либо сижу на корточках в раме беговой дорожки. Это помогало сводить нагрузку ярче в отводящие мышцы, и мне проще так было устоять. Когда шёл, то представлял, что делаю suri-ashi, его адаптивный вариант в беговой дорожке. Suri-ashi с одной ногой впереди, потом с другой. Это опять-таки помогало сконцентрироваться на отводящих мышцах и не провалиться в спастический паттерн сисорз-гейта. Но тем не менее, несмотря на это всё, когда скорость я набирал, спастический паттерн и парезы отводящих, что он вызывал, становились очень яркими, и меня фактически зажимало. Приходилось менять модель гейта.

Вторая модель гейта была уже немного другой: я просто как бы подтягивался за костылями и выпрыгивал вперёд.

Самое страшное в этом шаге – суставные боли. Даже если и появится стабильный гейт-цикл, довольно вероятно, что неполная иннервация просто будет вызывать боли.