脳インプラントは重度の脳損傷患者の驚くべき回復を促進する

脳インプラントは重度の脳損傷患者の驚くべき回復を促進する

タイムスタンプ：4年2023月5日15:XNUMX
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21歳のとき、壊滅的な交通事故で頭部を強打し、重度の脳損傷を負った若い女性の人生は一変した。

それ以来、彼女はその影響を抱えて暮らしており、日常の単純な作業を完了するのに十分な時間集中するのに苦労しています。 複数の家事をやりくりするのはほぼ不可能でした。 彼女の記憶は失われるだろう。 言葉が舌先に引っかかってしまうのだ。 彼女の体は独自の心を持っているようでした。 常に動いているので、じっと座っているのは困難でした。 憂鬱と不安が彼女の心を曇らせた。

12年後、彼女は再び人生を変える手術を受けた。 彼女の脳を注意深くマッピングした後、外科医は視床の深部に電極を埋め込んだ。 視床は XNUMX つの球根状構造 (各半球に XNUMX つずつ) で構成されており、脳のグランド セントラル ステーションであり、その接続は複数の領域にわたって広範囲に及んでいます。 彼女の鎖骨の近くに埋め込まれた刺激装置は、神経インプラントを XNUMX 日 XNUMX 時間自動的に作動させました。

結果は驚くべきものでした。 わずか XNUMX か月で、彼女の無数の認知機能を測定する標準テストのスコアが向上しました。 ここ数十年で初めて、彼女は一日を通して圧倒されることを感じなくなりました。 彼女は読書や他の趣味が大好きになりました。

「私はただ、考えたいのです」と彼女は研究者たちに語った。 「私は頭を使っています…なぜだかわかりませんが、ただ笑ってしまいます。しかし、私がこれらのことを楽しんでいるのは私にとって驚くべきことです。」

P1として知られるこの女性は、 小規模で野心的な試み 脳損傷による認知障害の回復を目指しています。 スタンフォード大学のジェイミー・ヘンダーソン博士が率いる、 臨床試験 研究者らはXNUMX人の参加者を集め、視床を電気的に刺激することで参加者の論理的に推論し、計画を立て、与えられた課題に集中する能力が回復するかどうかを調べた。

平均して、参加者のうち 52 人のスコアは最大 XNUMX パーセント向上し、チームの控えめな目標を XNUMX 倍以上はるかに上回りました。 刺激は自動であるため、ボランティアたちはインプラントが内部で治療効果を発揮しながら日常生活を送りました。

メリットは顕著でした。 ある参加者は、以前は集中力が持続する時間が短くて苦労していたものの、ようやくテレビ番組に集中できるようになったと語った。 別の人は、食料品を片付けながら会話を続けるなど、複数の活動を追跡して注意を切り替えることができるようになったと語った。

この治療法は有望ではありますが、脳の手術が必要であり、リスクを伴う可能性があります。 参加者１名が感染のため途中棄権した。 しかし、この療法に耐えた人にとって、それは自分だけでなく家族にとっても人生を変えるものでした。

「娘を取り戻しました。 奇跡だよ」とP1の家族は語った。

深いトンネル

治療の中核である脳深部刺激には長い歴史があります。

考え方はシンプルです。 脳は、連携して動作する複数の回路に依存しています。 これらの接続は病気や怪我によって断たれる可能性があり、電気信号を調整して思考や決定を形成することができなくなります。

解決策の XNUMX つは、壊れた脳ネットワークを神経インプラントで橋渡しすることです。 高度なインプラントとAIのおかげで、私たちは脳と脊髄の電気的なおしゃべりを利用し、その意図を解読し、この「神経コード」を使用してロボットアームを駆動したり、 麻痺した人々が再び歩けるようになる.

これらのインプラントは強力ですが、多くの場合、比較的アクセスしやすい脳の外層または脊髄の神経の周囲に設置されます。

脳深部刺激は、脳内に埋もれた領域を標的とするため、課題が生じます。 この技術はパーキンソン病の運動症状を治療するために 1980 年代に発明され、それ以来使用されています。 うつ病と戦うために、ほんの数回のザップで、重度のうつ病の症状が緩和されます。

新しい研究はこれらの結果に基づいて行われました。 長期にわたる外傷性脳損傷を患っている人は、気分や注意力の持続時間に問題を抱えていることが多く、頭痛や疲労を感じることなく複数のタスクのバランスをとることが困難です。 彼らはじっと座ることも困難です。

これらの機能は、脳のさまざまな領域によって制御されます。 しかし、重要なリンクの XNUMX つは視床であり、注意、気分、動きをサポートする領域をつなぐハブです。 視床は、ニンニクの形をした XNUMX つの球根で構成されており、それぞれが脳の半球に位置し、脳全体からの信号を調整します。 主要な感覚中継基地であり、「意識への入り口」と呼ばれています。

マウスを使ったこれまでの研究では、視床の一部が外傷性脳損傷の潜在的な治療拠点であることが特定された。 他の研究では、 この領域を刺激することは安全でした 意識レベルが最小限の人々の回復を助けました。 それが新しい研究が対象とした地域だ。

ザッピングアウェイ

チームは400人以上のボランティアを、中等度から重度の外傷性脳損傷の症状のある男性XNUMX人、女性XNUMX人のわずかXNUMX人に絞り込んだ。 手術前に、彼らはベースラインの認知能力、気分、人生に対する全体的な見通しを測定するために複数の検査を受けました。

各参加者は、 市販の神経刺激装置 脳の両半球の視床に埋め込まれます。 インプラント後の潜在的な早期影響を把握するために、手術後どれだけ早くインプラントがオンになったかに基づいて、被験者を XNUMX つのグループに割り当てました。

参加者は 12 週間にわたってさまざまなザッピング パターンを実験しました。 Spotify のプレイリストをスクロールするように、最終的にはそれぞれが自分の神経構成に最適化されたパターンを見つけました。刺激のタイミングと強度により、副作用を最小限に抑えながら、より明晰な思考と気分の向上が可能になりました。 その後、インプラントは XNUMX か月間、XNUMX 日 XNUMX 時間視床を刺激しました。

結果は印象的なものでした。 全体として、ベースラインで使用したのと同じ認知テストで測定したところ、参加者は 15 ～ 52 パーセント改善しました。 P1 を含む XNUMX 人の患者は症状が大幅に改善したため、下位の中等度障害の診断には当てはまらなくなりました。 この精神的能力の向上は、参加者が最小限の苦労で仕事に取り組み、友人や家族と再びつながることができることを示唆している、と研究チームは研究報告に書いている。

別のテストでは、少数の参加者への刺激をほぼXNUMXか月間中止した。 研究者も参加者も当初は誰のインプラントがオフになったかを知りませんでした。 数週間以内に、XNUMX人の患者は気分がかなり悪化していることに気づき、検査を中止した。 残った XNUMX 人のうち、刺激装置を使用したことで XNUMX 人は症状が改善し、XNUMX 人は悪化しました。 さらなる調査により、インプラントがオフにされるべきときに、反応しない患者の脳を誤ってザッピングしていたことが判明した。

副作用は最小限でしたが、この治療により参加者の生活が混乱することはありませんでした。 ザッピングにより、数人の人に顎の筋肉に違和感が生じました。 たとえば、P1 は、最高の刺激強度を与えたときに自分の言葉がろれつが回らなくなることに気づきました。 また、じっとしていることが困難になった人や、気分の変化を経験した人もいました。

研究はまだ初期段階にあり、多くの疑問が未解決のままである。 たとえば、脳の損傷部位に関係なく治療は効果があるのでしょうか？ ボランティアは手術後XNUMXカ月間のみ検査を受けたため、長期的な改善があったとしても、それは謎のままである。 とはいえ、複数の参加者がインプラントを維持し、今後の研究に参加することに署名しました。

これらの注意事項にもかかわらず、参加者とその愛する人たちは感謝していました。 「それは私たちにとってとても深いことです」とP1の家族は語った。 「信じられなかったわ。 それは私の希望を超え、予想を超えています。 誰かが電気を元に戻しました。」

画像のクレジット： 国立精神衛生研究所、国立衛生研究所

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