Пятница, 23 февраля, 2024
ДомойЗдоровьеВозрождение разума: имплантат восстанавливает когнитивные функции после черепно-мозговой травмы

Возрождение разума: имплантат восстанавливает когнитивные функции после черепно-мозговой травмы

- Advertisement -

Клинические испытания Стэнфордской медицины с использованием глубокой стимуляции мозга дали новую надежду людям с травмами головного мозга средней и тяжелой степени. Лечение значительно улучшило когнитивные функции и повседневную деятельность, продемонстрировав прорыв в лечении травм головного мозга.

Новая методика, использующая глубокую стимуляцию мозга, адаптированную для каждого пациента, превзошла ожидания исследователей в лечении когнитивных нарушений от умеренной до тяжелой черепно-мозговой травмы.

В 2001 году Джина Арата училась в последнем семестре колледжа и планировала поступить на юридический факультет, когда в автокатастрофе она получила черепно-мозговую травму. Травма настолько ослабила ее способность концентрироваться, что ей пришлось с трудом сортировать почту.

«Я ничего не могла вспомнить», — сказала Арата, которая живет в Модесто со своими родителями. «Моя левая нога упала, поэтому я все время спотыкался обо что-нибудь. Я постоянно попадал в автомобильные аварии. И у меня не было фильтра — меня очень легко разозлить».

Ее родители узнали об исследованиях, проводимых в Стэнфордском медицинском университете, и обратились к ним; Арата был принят в число участников. В 2018 году врачи хирургическим путем имплантировали устройство глубоко в ее мозг, а затем тщательно откалибровали электрическую активность устройства, чтобы стимулировать сети, которые подчинила травма.

Получив черепно-мозговую травму в автокатастрофе, Джина Арата не смогла сосредоточиться и читать. Устройство, имплантированное в ее мозг, улучшило ее способность концентрироваться, память и настроение. Фото: предоставлено семьей Арата.

Она сразу заметила разницу: когда ее попросили перечислить продукты в продуктовом отделе продуктового магазина, она могла назвать фрукты и овощи. Затем исследователь выключил устройство, и она не смогла назвать ни одного.

«С момента имплантации у меня не было штрафов за превышение скорости», — сказал Арата. «Я больше не путешествую. Я помню, сколько денег находится на моем банковском счете. Я не умел читать, но после имплантата купил книгу, Где поют раки, и мне это понравилось, и я запомнил это. И у меня нет такого вспыльчивого характера».

Прорыв в лечении травм головного мозга

Для Араты и еще четырех человек экспериментальное устройство глубокой стимуляции мозга восстановило в разной степени когнитивные способности, которые они потеряли из-за травм головного мозга много лет назад. Новая методика, разработанная исследователями Стэнфордского медицинского университета и сотрудниками других учреждений, является первой, которая показала многообещающие результаты в борьбе с долговременными нарушениями, от умеренных до тяжелых черепно-мозговых травм.

Результаты клинического исследования были опубликованы 4 декабря в журнале Природная медицина.

Жизнь с черепно-мозговой травмой

Более 5 миллионов американцев живут с долгосрочными последствиями черепно-мозговой травмы средней и тяжелой степени — трудностями с концентрацией внимания, запоминанием и принятием решений. Хотя многие из них достаточно выздоравливают, чтобы жить самостоятельно, их нарушения не позволяют им вернуться в школу или на работу, а также возобновить свою социальную жизнь.

«В целом, способов лечения этих пациентов очень мало», — сказал Джейми Хендерсон, доктор медицинских наук, профессор нейрохирургии и состарший автор исследования.

Однако тот факт, что эти пациенты вышли из комы и в значительной степени восстановили когнитивные функции, позволяет предположить, что системы мозга, которые поддерживают внимание и пробуждение (способность бодрствовать, обращать внимание на разговор и концентрироваться на задаче), были относительно сохранился.

Понимание и воздействие на мозг

Эти системы соединяют таламус, ретрансляционную станцию ​​глубоко внутри мозга, с точками в коре головного мозга, внешнем слое мозга, который контролирует высшие когнитивные функции.

«У этих пациентов эти пути в основном не повреждены, но все они подавлены», — сказал Хендерсон, профессор Джона и Джин Блюм-Роберт и Рут Гальперин. «Как будто свет приглушили, и электричества просто не хватило, чтобы включить его снова».

Джейми Хендерсон. Кредит: Стэнфордская медицина.

В частности, область таламуса, называемая центральным латеральным ядром, действует как центр, регулирующий многие аспекты сознания.

«Центрально-латеральное ядро ​​оптимизировано для более широких действий, но его уязвимость заключается в том, что при мультифокальной травме оно имеет тенденцию подвергаться более сильному удару, потому что удар может прийти практически из любой точки мозга», — сказал Николас Шифф, доктор медицинских наук, профессор Weill Cornell Medicine и соавтор исследования.

Исследователи надеялись, что точная электрическая стимуляция центрального латерального ядра и его связей сможет реактивировать эти пути, снова включив свет.

Успех клинических испытаний

В исследовании исследователи набрали пять участников, у которых наблюдались стойкие когнитивные нарушения в течение более двух лет после черепно-мозговой травмы средней и тяжелой степени. Им было от 22 до 60 лет, травмы были получены от трех до 18 лет назад.

Задача заключалась в том, чтобы разместить устройство стимуляции точно в нужной области, которая варьировалась от человека к человеку. Изначально каждый мозг имеет различную форму, и травмы привели к дальнейшим модификациям.

«Вот почему мы разработали ряд инструментов, чтобы лучше определить, что это за область», — сказал Хендерсон. Исследователи создали виртуальную модель каждого мозга, которая позволила им точно определить местоположение и уровень стимуляции, которая активирует центральное латеральное ядро.

Руководствуясь этими моделями, Хендерсон хирургически имплантировал устройства пяти участникам.

«Важно точно нацелиться на этот район», — сказал он. «Если вы отклонились хотя бы на несколько миллиметров от цели, вы находитесь за пределами эффективной зоны».

Новаторский момент

После двухнедельной фазы титрования для оптимизации стимуляции участники провели 90 дней с включенным устройством по 12 часов в день.

Их прогресс измерялся с помощью стандартного теста на скорость умственной обработки, называемого тестом на прохождение маршрута, который включает в себя рисование линий, соединяющих набор букв и цифр.

«Это очень чувствительная проверка именно тех вещей, на которые мы смотрим: способность концентрироваться, концентрироваться и планировать, и делать это с учетом времени», — сказал Хендерсон.

В конце 90-дневного периода лечения участники улучшили свою скорость выполнения теста в среднем на 32%, что намного превышает 10%, к которым стремились исследователи.

«Единственное, что удивляет, это то, что это сработало так, как мы предсказывали, что не всегда является данностью», — сказал Хендерсон.

Влияние на жизнь участников

Для участников и их семей улучшения были очевидны в их повседневной жизни. Они возобновили деятельность, которая раньше казалась невозможной: чтение книг, просмотр телепередач, игру в видеоигры или выполнение домашнего задания. Они чувствовали себя менее утомленными и могли провести день без сна.

Терапия была настолько эффективной, что у исследователей возникли проблемы с завершением последней части исследования. Они запланировали слепую фазу выхода, в ходе которой половина участников будет случайным образом выбрана для отключения своих устройств. Двое пациентов отказались, не желая рисковать. Из троих, принявших участие в этапе отказа, у одного было случайным образом отключено устройство. После трех недель без стимуляции этот участник выполнял тест на прокладывание маршрута на 34% медленнее.

Улучшение лечения черепно-мозговой травмы

Клиническое исследование является первым, нацеленным на эту область мозга у пациентов с черепно-мозговой травмой средней и тяжелой степени, и оно дает надежду многим, чье выздоровление застопорилось.

«Это новаторский момент», — сказал Шифф. «Наша цель сейчас — попытаться предпринять систематические шаги, чтобы превратить это в терапию. Это достаточный сигнал, чтобы мы приложили максимум усилий».

Ссылка: «Таламусная глубокая стимуляция мозга при черепно-мозговой травме: рандомизированное технико-экономическое обоснование фазы 1», Николас Д. Шифф, Джозеф Т. Джачино, Кристофер Р. Батсон, Ын Янг Чой, Джонатан Л. Бейкер, Кайл П. О’ Салливан, Эндрю П. Янсон, Майкл Бергин, Хелен М. Бронте-Стюарт, Джейсон Чуа, Лорел ДеДжордж, Сурейя Дикмен, Адам Фогарти, Линда М. Гербер, Марк Крел, Хосе Мальдонадо, Мэттью Радован, Судхин А. Шах, Джейсон Су , Нэнси Темкин, Томас Турдиас, Джонатан Д. Виктор, Эбигейл Уотерс, Стефани А. Колаковски-Хейнер, Джозеф Дж. Финс, Андре Г. Мачадо, Брайан К. Ратт и Джейми М. Хендерсон, 4 декабря 2023 г., Природная медицина.
DOI: 10.1038/s41591-023-02638-4

Исследователи из Weill Cornell Medicine, Реабилитационной больницы Сполдинга в Бостоне, Гарвардской медицинской школы, Университета Юты, Университет ФлоридыУниверситет Вандербильта, Вашингтонский университетУниверситет Бордо и Кливлендская клиника также внесли свой вклад в исследование.

Исследование было поддержано инициативой Национального института здравоохранения BRAIN и грантом Центра трансляционных наук Медицинского колледжа Вейл Корнелл. Хирургические имплантаты были предоставлены компанией Medtronic.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме