Nöroteknoloji

İmplant, Beyin Hasarından Sonra Bilişsel İşlevlerin Geri Kazanılmasında Umut Veriyor

Özet: Çığır açan bir çalışma, derin beyin stimülasyon cihazları kullanılarak travmatik beyin yaralanmalarından dolayı kalıcı bozuklukları olan hastalarda bilişsel işlevi başarıyla onardı.

Bu yenilikçi teknik, dikkat ve uyarılmayla ilişkili sinir yollarını yeniden etkinleştirmek için talamustaki merkezi yan çekirdeği hedef alıyor.

Orta ila şiddetli beyin hasarına maruz kalan çalışmanın katılımcıları, zihinsel işlem hızında, konsantrasyonda ve günlük yaşam aktivitelerinde dikkate değer gelişmeler gösterdi.

Bu bulgular travmatik beyin yaralanmalarının uzun vadeli etkileriyle mücadele eden bireyler için yeni umutlar sunuyor.

Ana unsurlar:

  1. Travmatik beyin yaralanmaları 5 milyondan fazla Amerikalıyı etkileyerek bilişsel bozukluklara yol açıyor.
  2. Derin beyin stimülasyon cihazları, bilişsel işlevi geliştirmek için tam olarak merkezi yan çekirdeği hedef alır.
  3. Araştırmaya katılanlar zihinsel işlem hızında ortalama %32’lik bir iyileşme gösterdi.

Kaynak: Stanford’da

2001 yılında Gina Arata, üniversitedeki son döneminde hukuk fakültesine başvurmayı planlarken bir araba kazasında travmatik beyin hasarı geçirdi. Yaralanma odaklanma yeteneğini o kadar tehlikeye attı ki, postaları tasnif etme işinde zorlandı.

Modesto’da ailesiyle birlikte yaşayan Arata, “Hiçbir şey hatırlayamadım” dedi. “Sol ayağım düştü, bu yüzden sürekli bir şeylere takılıp düşüyordum. Sürekli araba kazalarına karışıyordum. Ve hiçbir filtrem yoktu; gerçekten çok kolay sinirlenirdim.

Ailesi Stanford Medicine’de yürütülen araştırmayı öğrendi ve onlara ulaştı; Arata katılımcı olarak kabul edildi. 2018 yılında doktorlar ameliyatla beyninin derinliklerine bir cihaz yerleştirdiler ve ardından yaralanmanın bastırdığı ağları uyarmak için cihazın elektriksel aktivitesini dikkatlice kalibre ettiler.

Bu bir beyni ve bir implantı gösteriyor.
Klinik çalışma, orta ila şiddetli travmatik beyin hasarı olan hastalarda beynin bu bölgesini hedef alan ilk çalışmadır ve iyileşmeleri durağanlaşan birçok kişi için umut sunmaktadır. Kredi: Nörobilim Haberleri

Farkı hemen fark etti: Bir bakkalın ürün reyonundaki ürünleri listelemesi istendiğinde meyve ve sebzeleri tıngırdatabiliyordu. Daha sonra bir araştırmacı cihazı kapattı ve herhangi bir isim veremedi.

Arata, “İmplantasyondan bu yana hiç aşırı hız cezası almadım” dedi. “Artık yolculuk yapmıyorum. Banka hesabımda ne kadar para olduğunu hatırlıyorum. Okuyamıyordum ama implanttan sonra bir kitap aldım. Crawdad’ların Şarkı Söylediği Yer, onu sevdim ve hatırladım. Ve benim o kadar çabuk sinirlenen biri değilim.”

Arata ve diğer dört kişi için deneysel derin beyin stimülasyon cihazı, yıllar önce beyin yaralanmaları nedeniyle kaybettikleri bilişsel yetenekleri farklı derecelerde geri kazandırdı. Stanford Medicine araştırmacıları ve diğer kurumlardan işbirlikçileri tarafından geliştirilen yeni teknik, orta ila şiddetli travmatik beyin yaralanmalarından uzun süreli bozulmalara karşı umut veren ilk tekniktir.

Klinik araştırmanın sonuçları 4 Aralık’ta yayınlanacak Doğa Tıbbı.

Loş ışıklar

5 milyondan fazla Amerikalı, orta ila şiddetli travmatik beyin hasarının kalıcı etkileriyle yaşıyor; odaklanma, hatırlama ve karar vermede zorluk. Birçoğu bağımsız yaşayabilecek kadar iyileşse de, engelleri onların okula ya da işe dönmelerini ve sosyal yaşamlarına devam etmelerini engelliyor.

Nöroşirürji profesörü ve çalışmanın eş-kıdemli yazarı Jaimie Henderson, “Genel olarak bu hastaların tedavisinde çok az şey var” dedi.

Ancak bu hastaların komadan çıkmaları ve bilişsel işlevlerin büyük oranda iyileşmesi, dikkati ve uyarılmayı destekleyen beyin sistemlerinin (uyanık kalma, bir konuşmaya dikkat etme, bir göreve odaklanma yeteneği) nispeten korunduğunu gösteriyor.

Bu sistemler, beynin derinlerindeki bir aktarma istasyonu olan talamusu, beynin dış katmanı olan ve daha yüksek bilişsel işlevleri kontrol eden korteks boyunca uzanan noktalara bağlar.

John ve Jene Blume-Robert ve Ruth Halperin Profesörü Henderson, “Bu hastalarda bu yollar büyük ölçüde sağlam, ancak her şey aşağı doğru düzenlenmiştir” dedi. “Sanki ışıklar kısılmış ve onları tekrar açacak kadar elektrik yokmuş gibi.”

Özellikle talamusun merkezi yan çekirdek adı verilen bir alanı, bilincin birçok yönünü düzenleyen bir merkez görevi görür.

MD Nicholas Schiff, “Merkezi yan çekirdek, işleri geniş bir şekilde yürütmek için optimize edilmiştir, ancak savunmasızlığı, eğer çok odaklı bir yaralanmanız varsa, daha büyük bir darbe alma eğiliminde olmasıdır, çünkü bir darbe beynin hemen hemen her yerinden gelebilir” dedi. Weill Cornell Medicine’de profesör ve çalışmanın eş-kıdemli yazarı.

Araştırmacılar, merkezi yan çekirdeğin ve bağlantılarının hassas elektriksel uyarımının, bu yolları yeniden etkinleştirerek ışıkları tekrar açabileceğini umuyorlardı.

Hassas yerleştirme

Denemede araştırmacılar, orta ila şiddetli travmatik beyin hasarından sonra iki yıldan fazla süren bilişsel bozuklukları olan beş katılımcıyı işe aldı. Yaşları 22 ila 60 arasındaydı ve yaralanmalar üç ila 18 yıl önce meydana gelmişti.

Buradaki zorluk, stimülasyon cihazını kişiden kişiye değişen tam olarak doğru alana yerleştirmekti. Başlangıçta her beyin farklı şekilde şekilleniyordu ve yaralanmalar daha ileri değişikliklere yol açmıştı.

Henderson, “Bu nedenle bu alanın ne olduğunu daha iyi tanımlamak için bir dizi araç geliştirdik” dedi. Araştırmacılar, her bir beynin sanal bir modelini oluşturdular; bu model, merkezi yan çekirdeği harekete geçirecek uyarının yerini ve seviyesini tam olarak belirlemelerine olanak tanıdı.

Bu modellerin rehberliğinde Henderson, cihazları beş katılımcıya cerrahi olarak implante etti.

“Bölgeyi tam olarak hedeflemek önemli” dedi. “Hedeften birkaç milimetre bile uzaktaysanız, etkili bölgenin dışındasınız demektir.”

Öncü bir an

Stimülasyonu optimize etmek için iki haftalık bir titrasyon aşamasından sonra katılımcılar, cihaz günde 12 saat açık olarak 90 gün geçirdiler.

Gelişimleri, iz sürme testi adı verilen, karmakarışık harfler ve rakamlardan oluşan bir çizgiyi birbirine bağlayan çizgiler çizmeyi içeren standart bir zihinsel işlem hızı testiyle ölçüldü.

Henderson, “Bu tam olarak baktığımız şeylere ilişkin çok hassas bir test: odaklanma, konsantre olma ve planlama yeteneği ve bunu zamana duyarlı bir şekilde yapma yeteneği” dedi.

90 günlük tedavi süresinin sonunda katılımcıların testteki hızları ortalama %32 oranında arttı; bu oran, araştırmacıların hedeflediği %10’un çok üzerindeydi.

Henderson, “Şaşırtıcı olan tek şey, tahmin ettiğimiz şekilde çalışmasıydı ki bu her zaman kesin değildir” dedi.

Katılımcılar ve aileleri için günlük yaşamlarında iyileşmeler belirgindi. Kitap okumak, televizyon programları izlemek, video oyunları oynamak veya bir ev ödevini bitirmek gibi imkansız gibi görünen faaliyetlere yeniden başladılar. Daha az yorgun hissettiler ve günü kestirmeden geçirebildiler.

Terapi o kadar etkiliydi ki araştırmacılar, çalışmalarının son bölümünü tamamlamakta zorlandılar. Katılımcıların yarısının cihazlarının kapatılması için rastgele seçileceği kör bir geri çekilme aşaması planlamışlardı.

Hastalardan ikisi bu şansı denemek istemeyerek reddetti. Geri çekilme aşamasına katılan üç kişiden biri, cihazlarının kapatılması için rastgele seçildi. Stimülasyon olmadan üç hafta geçirdikten sonra, bu katılımcı iz sürme testinde %34 daha yavaş performans gösterdi.

Klinik çalışma, orta ila şiddetli travmatik beyin hasarı olan hastalarda beynin bu bölgesini hedef alan ilk çalışmadır ve iyileşmeleri durağanlaşan birçok kişi için umut sunmaktadır.

Schiff, “Bu öncü bir an” dedi. “Şimdiki hedefimiz bunu bir terapi haline getirecek sistematik adımları atmaya çalışmak. Bu, her türlü çabayı göstermemiz için yeterli bir işarettir.”

Weill Cornell Medicine, Boston’daki Spaulding Rehabilitasyon Hastanesi, Harvard Tıp Okulu, Utah Üniversitesi, Florida Üniversitesi, Vanderbilt Üniversitesi, Washington Üniversitesi, Bordeaux Üniversitesi ve Cleveland Kliniği’nden araştırmacılar da araştırmaya katkıda bulundu.

Finansman: Çalışma, Ulusal Sağlık Enstitüsü BRAIN Girişimi’nin finansmanı ve Weill Cornell Tıp Fakültesi’ndeki Çeviri Bilim Merkezi’nin bağışıyla desteklendi. Cerrahi implantlar Medtronic tarafından sağlandı.

Bu TBI ve nöroteknoloji araştırma haberleri hakkında

Soyut

Travmatik beyin hasarında talamik derin beyin stimülasyonu: 1. aşama, randomize fizibilite çalışması

Birleşen kanıtlar, orta ila şiddetli travmatik beyin hasarından (msTBI) sonra yürütücü işlev ve bilgi işlem hızındaki bozulmaların yaşam kalitesini ve sosyal yeniden girişi sınırladığını göstermektedir. Bu eksiklikler, talamusun merkezi lateral (CL) çekirdeğinin kritik bir düğüm olduğu frontostriatal ağların fonksiyon bozukluğunu yansıtır. Bu fizibilite çalışmasının birincil amacı, CL ve ilişkili medial dorsal tegmental (CL/DTTm) yol içindeki derin beyin stimülasyonunun güvenliğini ve etkinliğini test etmekti.

Yaralanma sonrası 3 ila 18 yıl arasında olan msTBI’lı altı katılımcı, CL/DTTm yolunun aktivasyonunu tahmin etmek için görüntüleme ve kişiye özel biyofiziksel modelleme rehberliğinde elektrot yerleştirme ile ameliyat edildi. Birincil etkililik ölçüsü, iz sürme testinin B kısmındaki işlem hızına göre indekslenen yürütme kontrolündeki gelişmeydi.

Altı katılımcının tümü güvenli bir şekilde implante edildi. Beş katılımcı çalışmayı tamamladı ve biri protokole uymadığı için geri çekildi. İz sürme testinin B kısmındaki işlem hızı, başlangıç ​​noktasına göre %15’ten %52’ye yükseldi ve beş vakanın tamamında iyileşme için %10’luk kriteri aştı.

CL/DTTm derin beyin stimülasyonu güvenli bir şekilde uygulanabilir ve kronik iyileşme aşamasında olan msTBI hastalarında yürütücü kontrolü iyileştirebilir.

ClinicalTrials.gov tanımlayıcısı: NCT02881151.

Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/brain-implant-tbi-cognition-25311/

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu