Implanty mózgowe pomogły 5 osobom wyzdrowieć po urazach

Urazowe uszkodzenia mózgu spowodowały trwałą niepełnosprawność ponad pięciu milionów Amerykanów. Mają problemy z koncentracją nawet na prostych zadaniach i często muszą rezygnować z pracy lub porzucać szkołę.

Opublikowano badanie Poniedziałek dał im promyk nadziei. Elektrody wszczepiono główkom pięciu osób z umiarkowanymi i ciężkimi uszkodzeniami mózgu. Gdy elektrody stymulowały ich mózgi, poprawiły się ich wyniki w testach poznawczych.

Naukowcy twierdzą, że jeśli wyniki potwierdzą się w większych badaniach klinicznych, implanty mogą stać się pierwszą skuteczną metodą leczenia przewlekłych uszkodzeń mózgu.

„To pierwszy dowód na to, że można rozwiązać ten problem” – powiedział dr Nicholas Schiff, neurolog z Weill Cornell Medicine w Nowym Jorku, który kierował badaniem.

Jedna z ochotniczek, którym wszczepiono implant, Gina Arata, miała 22 lata, kiedy wypadek samochodowy spowodował u niej zmęczenie, problemy z pamięcią i niekontrolowane emocje. Porzuciła plany szkoły prawniczej i mieszkała z rodzicami w Modesto w Kalifornii, nie mogąc kontynuować pracy.

W 2018 roku, 18 lat po wypadku, pani Aratha otrzymała implant. Jak dodała, jej życie uległo głębokiej zmianie. „Mogę być normalnym człowiekiem i rozmawiać” – powiedział. „To niesamowite, jak bardzo się poprawiłem”.

Doktor Schiff i jego współpracownicy zaprojektowali test w oparciu o lata badań nad strukturą mózgu. Badania te sugerują, że nasza zdolność skupiania się na zadaniach zależy od sieci obszarów mózgu połączonych długimi gałęziami neuronów. Regiony wysyłają między sobą sygnały, tworząc pętlę sprzężenia zwrotnego, która utrzymuje aktywność całej sieci.

Dr Schiff i jego współpracownicy postawili hipotezę, że nagły wstrząs mózgu — na przykład wypadek samochodowy lub upadek — może przerwać niektóre połączenia dalekiego zasięgu w sieci i doprowadzić ludzi do śpiączki. Podczas odzyskiwania sieć może wykonać kopię zapasową. Jeśli jednak mózg zostanie poważnie uszkodzony, może nie zostać w pełni zregenerowany.

Dr. Schiff i jego współpracownicy wskazali na strukturę znajdującą się głęboko w mózgu jako na krytyczny węzeł sieci. Nazywane jądrem środkowo-bocznym, jest cienkim arkuszem neuronów o wielkości i kształcie łupiny migdałów.

Ludzki mózg ma dwie takie struktury, po jednej na każdej półkuli. Pomagają uspokoić mózg przed snem w nocy i odświeżyć mózg rano. Stymuluje neurony w tych obszarach Śpiącą mysz można obudzićDr. Badania Schiffa to pokazują

Badania te wykazały możliwość, że stymulacja centralnych jąder bocznych może pomóc osobom z urazami mózgu odzyskać koncentrację i uwagę.

Chirurdzy rutynowo wszczepiają elektrody pacjentom z chorobą Parkinsona. Małe impulsy elektryczneUwalniane setki razy na sekundę przez implanty sąsiednie neurony wysyłają własne sygnały, przywracając określone funkcje mózgu.

W 2018 roku dr Schiff i jej współpracownicy, pani M. Zaczęli rekrutować ochotników takich jak Arata. Przed umieszczeniem elektrod naukowcy przeprowadzili ochotnikom serię testów, aby określić ich zdolność do skupiania się i przełączania zadań. Na przykład w jednym teście ochotnicy otrzymali kartkę papieru pokrytą literami i cyframi i musieli szybko narysować łączącą je linię.

Przed operacją naukowcy przeskanowali mózg każdego ochotnika, aby stworzyć precyzyjną mapę. Doktor Jaime Henderson, neurochirurg z Uniwersytetu Stanforda, poprowadził elektrodę przez mózg do centralnego jądra bocznego.

Dr. Henderson wszczepił elektrody sześciu ochotnikom, ale jeden z nich musiał wycofać się z badania ze względu na infekcję skóry głowy. Miesiąc po operacji pozostałych pięciu ochotników przeszło badania kontrolne. W teście z literami i cyframi ich wyniki wzrosły o 15 do 52 procent.

Aby uzyskać szczegółowe zrozumienie doświadczeń wolontariuszy, dr Joseph Fins, etyk medyczny w Weill Cornell Medicine, Seria wywiadów z nimi i członkami ich rodzin. Większość wolontariuszy, p. Ludzie tacy jak Arata twierdzili, że dzięki implantowi stali się bardziej podobni do siebie.

Natomiast ochotnik, który zaobserwował największą poprawę w testach poznawczych, zareagował tępo. „Nie sądzę, że to boli” – powiedział. – Nie wiem, czy to dużo pomogło.

Syn pacjentki zauważył jednak istotne zmiany, zwłaszcza w samoświadomości ojca. „Jest noc i dzień” – powiedział syn.

Neurolog z Uniwersytetu w Liege w Belgii, który nie był zaangażowany w badanie, powiedział dr. Steven Lauris powiedział, że wyniki potwierdzają teorię, że uwaga i inne formy myślenia zależą od sieci w mózgu. „Istnieją uzasadnione powody, aby sądzić, że warto się tym zająć” – stwierdził o badaniach.

Dr. Schiff i jego współpracownicy planują znacznie szersze badania nad implantami mózgowymi. „Będziemy musieli zobaczyć, jak wypadną dane” – powiedział.

Centralne jądra boczne nie są jedynymi regionami sieci mózgowej, które są obiecujące w centrum uwagi, powiedział dr Alex Green, neurochirurg z Uniwersytetu Oksfordzkiego, który nie był zaangażowany w badanie.

„Nadal nie wiemy, gdzie najlepiej wywołać indukcję” – mówi dr. – powiedział Zielony. On i jego koledzy opracowują test na uszkodzenie mózgu, aby wypróbować elektrody w obszarze zwanym jądrem szypułkowo-mostowym.

Doktor Lauris zdawała sobie sprawę, że operacje wszczepiania implantów byłyby kosztowne, ale argumentowała, że ​​społeczeństwo powinno docenić miliony ludzi, którzy doświadczyli urazów mózgu. „To cicha epidemia” – stwierdził.