Možganski vsadek sproži izjemno okrevanje pri bolnikih s hudo možgansko poškodbo

Možganski vsadek sproži izjemno okrevanje pri bolnikih s hudo možgansko poškodbo

Časovni žig: 4. december 2023 5:15
Brain Implant Sparks Remarkable Recovery in Patients With Severe Brain Injury PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

21-letni mladi ženski se je življenje obrnilo na glavo po udarcu v glavo in hudi možganski poškodbi med uničujočo prometno nesrečo.

Od takrat živi s posledicami in se trudi, da bi se dovolj dolgo osredotočila, da bi opravila preprosta vsakodnevna opravila. Žongliranje z več opravili je bilo skoraj nemogoče. Spomin bi ji ušel. Besede bi se ji zataknile na konici jezika. Zdelo se je, da ima njeno telo svoj um. Nenehno v gibanju je bilo težko sedeti pri miru. Depresija in tesnoba sta ji zameglili razum.

Osemnajst let pozneje je prestala operacijo, ki ji je ponovno spremenila življenje. Potem ko so natančno preslikali njene možgane, so kirurgi vsadili elektrode globoko v talamus. Talamus, sestavljen iz dveh čebulastih struktur – po ena na vsaki polobli – je velika centralna postaja možganov, njegove povezave pa segajo daleč naokoli po več regijah. Stimulator, vstavljen blizu njene ključne kosti, je samodejno aktiviral nevronski vsadek 12 ur na dan.

Rezultati so bili osupljivi. V samo treh mesecih so se njeni rezultati izboljšali na standardnem testu, ki je meril nešteto kognitivnih funkcij. Prvič po desetletjih se ves dan ni več počutila preobremenjeno. Začela je vzljubiti branje in druge hobije.

"Samo - želim razmišljati," je povedala raziskovalcem. "Uporabljam svoj um ... Ne vem zakaj, samo nasmeji me, a neverjetno se mi zdi, da uživam v teh stvareh."

Ženska, znana kot P1, je sodelovala v a majhen, ambiciozen poskus poskušajo obrniti kognitivne težave zaradi možganskih poškodb. Pod vodstvom dr. Jaimieja Hendersona na univerzi Stanford, klinično preskušanje je zaposlilo šest ljudi, da bi ugotovilo, ali električna stimulacija talamusa udeležencem povrne sposobnost logičnega sklepanja, načrtovanja in osredotočanja na dano nalogo.

V povprečju se je rezultat petih udeležencev izboljšal za do 52 odstotkov, kar je za več kot petkrat preseglo skromne cilje ekipe. Ker je stimulacija samodejna, so se prostovoljci posvetili vsakdanjemu življenju, medtem ko je vsadek pod pokrovom deloval svoje terapevtske učinke.

Koristi so bile opazne. En udeleženec je dejal, da se je končno lahko osredotočil na televizijske oddaje, medtem ko je prej imel težave zaradi kratke pozornosti. Drugi je rekel, da lahko zdaj sledi več dejavnostim in preklaplja pozornost – na primer ohranjanje pogovora med pospravljanjem živil.

Čeprav je obetavna, terapija zahteva operacijo možganov, ki je lahko tvegana. En udeleženec je zaradi okužbe odstopil na sredini poti. Toda tistim, ki so to terapijo prenašali, je to spremenilo življenje ne le zanje, ampak tudi za njihove družine.

»Hčerko sem dobil nazaj. To je čudež,« je dejal član družine P1.

Tuneliranje globoko

Globoka možganska stimulacija, jedro terapije, ima dolgo zgodovino.

Ideja je preprosta. Možgani se zanašajo na več vezij, ki delujejo v tandemu. Te povezave se lahko prekinejo zaradi bolezni ali poškodbe, kar onemogoči usklajevanje električnih signalov in oblikovanje misli ali odločitev.

Ena od rešitev je premostitev pretrganih možganskih mrež z nevronskim vsadkom. Zahvaljujoč sofisticiranim vsadkom in umetni inteligenci se lahko zdaj dotaknemo električnega klepetanja možganov in hrbtenjače, dekodiramo njihove namere in uporabimo to »nevronsko kodo« za pogon robotskih rok ali ljudi ohromil, da so spet hodili.

Čeprav so ti vsadki močni, se pogosto nahajajo na zunanji plasti možganov ali okoli živcev v hrbtenjači, do katerih je relativno lahko dostopati.

Globoka možganska stimulacija predstavlja izziv, ker cilja na področja, ki so zakopana v možganih. Tehnologija, ki so jo izumili v osemdesetih letih prejšnjega stoletja za zdravljenje motoričnih simptomov pri Parkinsonovi bolezni, se od takrat uporablja za boj proti depresiji, s samo nekaj zaporami olajša simptome pri hudo depresivnih.

Nova študija je temeljila na teh rezultatih. Ljudje z dolgotrajno travmatično poškodbo možganov se pogosto spopadajo z razpoloženjem in razponom pozornosti, zaradi česar je težko uravnotežiti več nalog brez glavobolov in utrujenosti. Prav tako težko sedijo pri miru.

Te funkcije nadzorujejo različna področja možganov. Toda ena kritična povezava je talamus, vozlišče, ki povezuje regije, ki podpirajo pozornost, razpoloženje in gibanje. Talamus je sestavljen iz dveh čebulic v obliki česna, ki se nahajata v možganskih hemisferah in usklajujeta signale iz možganov. Glavna senzorna relejna postaja, ki so jo poimenovali "prehod v zavest".

Prejšnje študije na miših so del talamusa izpostavile kot potencialno terapevtsko središče za travmatične možganske poškodbe. Druge študije so to ugotovile spodbujanje regije je bilo varno pri ljudeh z minimalno zavestjo in jim pomagal pri okrevanju. To je regija, na katero je bila usmerjena nova študija.

Zapiranje stran

Ekipa je več kot 400 prostovoljcev zožila na samo šest – štiri moške, dve ženski z zmernimi do hudimi simptomi travmatične možganske poškodbe. Pred operacijo so jim dali več testov, da bi ocenili njihove osnovne kognitivne sposobnosti, razpoloženje in splošni pogled na življenje.

Vsak udeleženec je imel komercialno dostopen nevrostimulator implantirani v njihov talamus v obeh možganskih hemisferah. Da bi ujeli morebitne zgodnje učinke po implantaciji, so jih razvrstili v tri skupine glede na to, kako hitro je bil implantat vklopljen po operaciji.

Udeleženci so dva tedna eksperimentirali z različnimi zapping vzorci. Kot bi se pomikali po seznamih predvajanja Spotify, je vsak na koncu našel vzorec, optimiziran za njihovo nevronsko sestavo: čas in intenzivnost stimulacije sta jim omogočila jasnejše razmišljanje in boljše počutje z minimalnimi stranskimi učinki. Implantat je nato tri mesece stimuliral njihov talamus 12 ur na dan.

Rezultati so bili impresivni. Na splošno so se udeleženci izboljšali med 15 in 52 odstotki, merjeno z istim kognitivnim testom, ki je bil uporabljen za njihovo izhodišče. Dva bolnika, vključno s P1, sta se tako izboljšala, da nista več imela diagnoze nižje zmerne invalidnosti. Ta dvig duševne sposobnosti kaže, da se udeleženci lahko lotijo ​​dela in se znova povežejo s prijatelji in družino z minimalnim naporom, je ekipa zapisala v študiji.

Drugi test je ustavil stimulacijo pri peščici udeležencev za skoraj mesec dni. Niti raziskovalci niti udeleženci sprva niso vedeli, čigavi vsadki so bili izklopljeni. V nekaj tednih sta dva bolnika opazila, da se počutita veliko slabše, in sta od testa odstopila. Od preostalih treh ljudi se je stanje dveh izboljšalo – in enemu poslabšalo – z vključenim stimulatorjem. Nadaljnja preiskava je pokazala, da je vsadek pomotoma zapiral neodzivne pacientove možgane, ko bi morali biti izklopljeni.

Čeprav je bilo stranskih učinkov minimalno, zdravljenje ni motilo udeleženčevega življenja. Zapiranje je pri nekaj ljudeh povzročilo nenavadnost mišic čeljusti. P1 je na primer ugotovila, da je nerazločno govorila, ko je bila na najvišji intenzivnosti stimulacije. Druga oseba je imela težave z mirovanjem, nekatere pa so doživele spremembe razpoloženja.

Študija je še zgodnja in veliko vprašanj ostaja neodgovorjenih. Na primer, ali zdravljenje deluje ne glede na to, kje so bili možgani poškodovani? Prostovoljci so bili testirani le tri mesece po operaciji, kar pomeni, da dolgoročne izboljšave, če sploh, ostajajo skrivnost. Kljub temu se je več udeležencev prijavilo, da bodo obdržali svoje vsadke in sodelovali v prihodnjih študijah.

Kljub tem opozorilom so bili udeleženci in njihovi ljubljeni hvaležni. "To je za nas tako globoko," je dejal družinski član P1. »Nikoli ne bi verjel. To presega moja upanja, presega pričakovanja. Nekdo je ponovno prižgal luči.”

Kreditno slike: Nacionalni inštitut za duševno zdravje, Nacionalni inštitut za zdravje

Časovni žig:

Več od Središče singularnosti