Команда исследователей из Университета Лихай использует цифровую копию оси «кишечник-мозг» для совершенствования нейростимуляционных методов лечения.

Джеймс Кавуото, редактор

15 сентября 2026 г. | Группа исследователей из Университета Лихай разработала одну из первых всеобъемлющих математических моделей нейронных цепей, связывающих кишечник и мозг, — «цифровой двойник», предназначенный для моделирования того, как двусторонняя передача сигналов регулирует функцию желудка. Работа, описанная в журнале Frontiers in Physiology (DOI: /10.3389/fphys.2026.1727491), может помочь исследователям в области биоэлектронной медицины понять нарушения взаимодействия кишечника и мозга и ускорить разработку методов нейромодуляции, таких как стимуляция блуждающего нерва.

Примечание редактора: Эта статья первоначально была опубликована на сайте NeurotechReports.com.

Ось «кишечник-мозг» становится все более активной мишенью для биоэлектронной медицины, поскольку она связывает центральный автономный контроль с функцией пищеварения. Сигналы из кишечника помогают мозгу отслеживать чувство голода, насыщения и состояние желудка, в то время как сигналы из мозга влияют на пищеварение в ответ на стресс и другие физиологические воздействия. Когда этот коммуникационный цикл нарушается, у пациентов могут развиться хронические расстройства, такие как синдром раздраженного кишечника, гастропарез и функциональная диспепсия.

«Ось «кишечник-мозг» является важной областью интереса в медицинском сообществе, но до настоящего времени не существовало четко определенной математической модели, которая бы количественно описывала функционирование этого коммуникационного цикла», — сказал соавтор Маюреш Котаре, профессор химической и биомолекулярной инженерии им. Р.Л. Макканна и заместитель декана по исследованиям в Колледже инженерных и прикладных наук им. П.К. Россина при Университете Лихай. «Наша работа представляет собой один из первых систематических подходов к созданию цифрового двойника, который позволяет исследователям моделировать это поведение».

Поскольку блуждающий нерв служит одним из основных путей связи между головным мозгом и пищеварительной системой, он стал мишенью для нейростимуляционной терапии. Путем подачи тщательно контролируемых электрических импульсов для активации нервов исследователи надеются восстановить здоровые сигнальные пути.

«Наш цифровой двойник подобен виртуальному желудку, который помогает нам понять, что происходит, когда нарушается передача сигналов, и почему», — сказала ведущий автор исследования Шеннон Фернандес, ныне научный сотрудник компании AbbVie, занимающаяся разработкой систем контролируемой доставки лекарств. «В конечном итоге это может помочь исследователям разработать более эффективные методы нейростимуляционной терапии».

С точки зрения бизнеса, модель Lehigh имеет важное значение, поскольку она предлагает потенциальный инструмент доклинической разработки для компаний, работающих над нейромодуляцией с обратной связью, имплантируемыми системами стимуляции и неинвазивными подходами к воздействию на блуждающий нерв. Вместо того чтобы полагаться исключительно на модели на животных или ранние испытания на людях, разработчики могли бы использовать проверенную вычислительную модель для изучения параметров стимуляции, прогнозирования физиологических эффектов и сужения пространства проектирования до начала дорогостоящих экспериментальных работ.

В Lehigh описывают эту модель как систематический подход к количественному представлению петли нейронной коммуникации. Это различие имеет значение для коммерциализации: количественные модели могут способствовать оптимизации терапии, обсуждениям с регулирующими органами и аргументам в отношении возмещения затрат, помогая разработчикам объяснить, почему протокол стимуляции должен работать и как его можно настроить для конкретных заболеваний.

Первоначально основное внимание уделяется функции желудка, но возможности гораздо шире. Нарушения взаимодействия кишечника и мозга поражают значительную часть взрослого населения во всем мире и по-прежнему трудно поддаются лечению традиционными препаратами. Если цифровые двойники смогут сократить количество проб и ошибок в разработке нейромодуляции, они могут стать основой для нового класса методов лечения заболеваний желудочно-кишечного тракта, направленных на воздействие на нервную систему.

Проект также отражает более широкую тенденцию в биоэлектронной медицине: конвергенцию вычислительной физиологии, системной инженерии и проектирования нейронных интерфейсов. По мере того, как область движется к более персонализированным и адаптивным стратегиям стимуляции, модели, учитывающие физиологические особенности пациента, могут стать столь же важными, как и само оборудование для стимуляции.

Источник: www.bio-itworld.com