Gehirnimplantat führt zu bemerkenswerter Genesung bei Patienten mit schwerer Hirnverletzung

Das Leben einer 21-jährigen jungen Frau wurde auf den Kopf gestellt, nachdem sie bei einem verheerenden Verkehrsunfall einen Schlag auf den Kopf und eine schwere Hirnverletzung erlitten hatte.

Seitdem lebt sie mit den Konsequenzen und hat Schwierigkeiten, sich lange genug zu konzentrieren, um einfache Alltagsaufgaben zu erledigen. Es war fast unmöglich, mehrere Aufgaben gleichzeitig zu erledigen. Ihr Gedächtnis würde in Vergessenheit geraten. Die Worte blieben ihr auf der Zunge stecken. Ihr Körper schien einen eigenen Geist zu haben. Ständig in Bewegung war es schwierig, still zu sitzen. Depressionen und Ängste trübten ihren Geist.

Achtzehn Jahre später unterzog sie sich einer Operation, die ihr Leben erneut veränderte. Nach einer sorgfältigen Kartierung ihres Gehirns implantierten die Chirurgen Elektroden tief in den Thalamus. Der Thalamus besteht aus zwei bauchigen Strukturen – einer auf jeder Hemisphäre – und ist die große Zentralstation des Gehirns, deren Verbindungen sich weit und breit über mehrere Regionen erstrecken. Ein in der Nähe ihres Schlüsselbeins implantierter Stimulator aktivierte das Nervenimplantat automatisch 12 Stunden am Tag.

Die Ergebnisse waren frappierend. In nur drei Monaten verbesserte sich ihre Punktzahl bei einem Standardtest zur Messung unzähliger kognitiver Funktionen. Zum ersten Mal seit Jahrzehnten fühlte sie sich den ganzen Tag über nicht mehr überfordert. Sie begann, das Lesen und andere Hobbys zu lieben.

„Ich möchte nur – ich möchte nachdenken“, sagte sie den Forschern. „Ich benutze meinen Verstand … Ich weiß nicht warum, es bringt mich einfach zum Lachen, aber es ist erstaunlich für mich, dass es mir Spaß macht, diese Dinge zu tun.“

Die Frau, bekannt als P1, nahm an einem teil kleiner, ehrgeiziger Versuch versucht, kognitive Probleme aufgrund von Hirnverletzungen rückgängig zu machen. Unter der Leitung von Dr. Jaimie Henderson an der Stanford University, die klinische Studie rekrutierte sechs Personen, um herauszufinden, ob die elektrische Stimulation des Thalamus die Fähigkeit der Teilnehmer wiederherstellt, logisch zu denken, Pläne zu schmieden und sich auf eine bestimmte Aufgabe zu konzentrieren.

Im Durchschnitt verbesserten sich die Ergebnisse von fünf Teilnehmern um bis zu 52 Prozent und übertrafen damit die bescheidenen Ziele des Teams um mehr als das Fünffache. Da die Stimulation automatisch erfolgt, konnten die Freiwilligen ihrem täglichen Leben nachgehen, während das Implantat unter der Haube seine therapeutische Wirkung entfaltete.

Die Vorteile waren spürbar. Ein Teilnehmer sagte, er könne sich endlich auf Fernsehsendungen konzentrieren, während er zuvor aufgrund der kurzen Aufmerksamkeitsspanne Probleme hatte. Ein anderer sagte, er könne jetzt mehrere Aktivitäten verfolgen und die Aufmerksamkeit wechseln – zum Beispiel ein Gespräch führen, während er Lebensmittel wegräumt.

Die Therapie ist zwar vielversprechend, erfordert jedoch eine Gehirnoperation, die riskant sein kann. Ein Teilnehmer brach die Teilnahme aufgrund einer Infektion auf halbem Weg ab. Aber für diejenigen, die die Therapie toleriert haben, hat sie nicht nur ihr Leben, sondern auch ihre Familien verändert.

„Ich habe meine Tochter zurückbekommen. Es ist ein Wunder“, sagte ein Mitglied von P1s Familie.

Tiefer Tunnelbau

Die tiefe Hirnstimulation, das Herzstück der Therapie, hat eine lange Geschichte.

Die Idee ist einfach. Das Gehirn ist darauf angewiesen, dass mehrere Schaltkreise zusammenarbeiten. Diese Verbindungen können aufgrund von Krankheiten oder Verletzungen unterbrochen werden, sodass elektrische Signale nicht mehr koordinieren und Gedanken oder Entscheidungen bilden können.

Eine Lösung besteht darin, kaputte Gehirnnetzwerke mit einem Nervenimplantat zu überbrücken. Dank hochentwickelter Implantate und KI können wir jetzt die elektrischen Signale des Gehirns und des Rückenmarks anzapfen, ihre Absicht entschlüsseln und diesen „neuronalen Code“ verwenden, um Roboterarme anzutreiben oder zu ermöglichen gelähmten Menschen das Gehen wieder ermöglichen.

Diese Implantate sind zwar leistungsstark, sitzen aber oft auf der äußeren Schicht des Gehirns oder um Nerven im Rückenmark herum, die relativ leicht zugänglich sind.

Die Tiefenhirnstimulation stellt eine Herausforderung dar, da sie auf verborgene Regionen im Gehirn abzielt. Die Technologie wurde in den 1980er Jahren zur Behandlung motorischer Symptome bei der Parkinson-Krankheit erfunden und wird seitdem eingesetzt um Depressionen zu bekämpfen, wobei nur wenige Zapfstöße die Symptome bei stark depressiven Menschen lindern.

Die neue Studie baute auf diesen Ergebnissen auf. Menschen mit einer langfristigen traumatischen Hirnverletzung haben häufig Probleme mit ihrer Stimmung und Aufmerksamkeitsspanne, was es schwierig macht, mehrere Aufgaben ohne Kopfschmerzen und Müdigkeit unter einen Hut zu bringen. Es fällt ihnen auch schwer, still zu sitzen.

Diese Funktionen werden von verschiedenen Bereichen des Gehirns gesteuert. Ein entscheidendes Bindeglied ist jedoch der Thalamus, ein Knotenpunkt, der Regionen verbindet, die Aufmerksamkeit, Stimmung und Bewegung unterstützen. Der Thalamus besteht aus zwei knoblauchförmigen Zwiebeln, die sich jeweils in den Gehirnhälften befinden und die Signale aus dem gesamten Gehirn koordinieren. Es handelt sich um eine wichtige sensorische Relaisstation, die auch „das Tor zum Bewusstsein“ genannt wird.

Frühere Studien an Mäusen haben einen Teil des Thalamus als potenziellen therapeutischen Knotenpunkt für traumatische Hirnverletzungen identifiziert. Andere Studien fanden das heraus Die Stimulierung der Region war sicher bei Menschen mit minimalem Bewusstsein und half ihnen bei der Genesung. Das ist die Region, auf die die neue Studie abzielt.

Wegzappen

Das Team beschränkte die Zahl der über 400 Freiwilligen auf nur sechs – vier Männer und zwei Frauen mit mittelschweren bis schweren traumatischen Hirnverletzungssymptomen. Vor der Operation wurden sie mehreren Tests unterzogen, um ihre grundlegenden kognitiven Fähigkeiten, ihre Stimmung und ihre allgemeine Lebenseinstellung zu beurteilen.

Jeder Teilnehmer hatte ein im Handel erhältlicher Neurostimulator in beiden Gehirnhälften in den Thalamus implantiert. Um mögliche frühe Auswirkungen nach der Implantation zu erkennen, wurden sie basierend darauf, wie schnell das Implantat nach der Operation eingeschaltet wurde, in drei Gruppen eingeteilt.

Die Teilnehmer experimentierten zwei Wochen lang mit verschiedenen Zappenmustern. Wie beim Scrollen durch Spotify-Playlists fand jeder schließlich ein Muster, das für seine neuronale Ausstattung optimiert war: Der Zeitpunkt und die Intensität der Stimulation ermöglichten es ihnen, klarer zu denken und sich besser zu fühlen, mit minimalen Nebenwirkungen. Anschließend stimulierte das Implantat ihren Thalamus drei Monate lang 12 Stunden am Tag.

Die Ergebnisse waren beeindruckend. Insgesamt verbesserten sich die Teilnehmer zwischen 15 und 52 Prozent, gemessen mit demselben kognitiven Test, der auch für ihre Ausgangslage verwendet wurde. Bei zwei Patienten, darunter P1, verbesserte sich die Erkrankung so stark, dass die Diagnose einer geringeren mittelschweren Behinderung nicht mehr erfüllt war. Diese Steigerung der geistigen Leistungsfähigkeit deutet darauf hin, dass die Teilnehmer ihre Arbeit bewältigen und mit minimalem Aufwand wieder Kontakt zu Freunden und Familie aufnehmen können, schrieb das Team in der Studie.

Bei einem weiteren Test wurde die Stimulation bei einer Handvoll Teilnehmern für fast einen Monat unterbrochen. Weder die Forscher noch die Teilnehmer wussten zunächst, wessen Implantate ausgeschaltet waren. Innerhalb weniger Wochen bemerkten zwei Patienten, dass es ihnen deutlich schlechter ging und brachen den Test ab. Von den drei verbliebenen Personen verbesserten sich zwei unter dem Stimulator – und einer verschlechterte sich. Weitere Untersuchungen ergaben, dass das Implantat fälschlicherweise das Gehirn des nicht reagierenden Patienten blockierte, obwohl es hätte ausgeschaltet werden sollen.

Obwohl es nur minimale Nebenwirkungen gab, beeinträchtigte die Behandlung das Leben der Teilnehmer nicht. Das Zappen verursachte bei manchen Menschen seltsame Kiefermuskeln. P1 stellte beispielsweise fest, dass sie bei der höchsten Stimulationsintensität undeutlich sprach. Einer anderen Person fiel es schwer, still zu bleiben, und bei einigen kam es zu Stimmungsschwankungen.

Die Studie befindet sich noch im Anfangsstadium und viele Fragen sind noch unbeantwortet. Funktioniert die Behandlung beispielsweise unabhängig davon, wo das Gehirn verletzt wurde? Die Freiwilligen wurden nur drei Monate nach der Operation getestet, was bedeutet, dass längerfristige Verbesserungen, wenn überhaupt, ein Rätsel bleiben. Allerdings haben sich mehrere Teilnehmer dazu verpflichtet, ihre Implantate zu behalten und an zukünftigen Studien teilzunehmen.

Trotz dieser Vorbehalte waren die Teilnehmer und ihre Angehörigen dankbar. „Es ist für uns so tiefgreifend“, sagte das Familienmitglied von P1. „Ich hätte es nie geglaubt. Es übersteigt meine Hoffnungen, meine Vorfreude. Jemand hat das Licht wieder angeschaltet.“

Bild-Kredit: Nationales Institut für psychische Gesundheit, Nationale Gesundheitsinstitute

• SEO-gestützte Content- und PR-Distribution. Holen Sie sich noch heute Verstärkung.
• PlatoData.Network Vertikale generative KI. Motiviere dich selbst. Hier zugreifen.
• PlatoAiStream. Web3-Intelligenz. Wissen verstärkt. Hier zugreifen.
• PlatoESG. Kohlenstoff, CleanTech, Energie, Umwelt, Solar, Abfallwirtschaft. Hier zugreifen.
• PlatoHealth. Informationen zu Biotechnologie und klinischen Studien. Hier zugreifen.
• Quelle: https://singularityhub.com/2023/12/04/brain-implant-sparks-remarkable-recovery-in-patients-with-severe-brain-injury/