211service.com
Varför vaknade Terry Wallis efter 19 år i sängen?
2003, 19 år efter att en bilolycka lämnade honom i ett minimalt medvetande, började 39-årige Terry Wallis spontant tala. Nu, med hjälp av specialiserade MR-skanningar, har forskare undersökt Wallis hjärna och hittat anmärkningsvärda förändringar i hans vita substans. Fynden kan en dag hjälpa forskare att förstå vad som händer i hjärnan hos patienter med minimalt medvetande och hur nya ingrepp kan väcka dem tillbaka till full medvetenhet.
Diffusionstensorbilder av en hjärna vid första skanningen (vänster) och 18 månader senare (höger). Färgen visar riktningen för fibrer i vita ämnen, t.ex. grönt för anterior-posterior fiberkanaler. Stort rött område i den andra skanningen (pil) visar vad forskarna tror är tillväxt av nya neurala processer i en del av hjärnan som styr rörelser. (Kredit: Weill Cornell Citigroup Biomedical Imaging Center/Henning U. Voss.)
Minimalt medvetande är inte ovanligt efter en allvarlig hjärnskada som drabbar minst 25 000 personer i USA. Men till skillnad från koma, som vanligtvis bara varar några veckor efter en olycka, kan ett minimalt medvetande tillstånd förlängas i månader eller år. Patienter är för det mesta omedvetna om sin omgivning och oförmögna att kommunicera, men de kan ibland uttala ord, sträcka sig efter föremål eller svara på frågor. (Detta tillstånd skiljer sig från det vegetativa tillståndet, som också kan pågå i månader eller år men inte kännetecknas av sådan intermittent medvetenhet.)
Forskare vet väldigt lite om vad som händer i hjärnan under så långa sträckor av nedsatt medvetande. Både människo- och djurforskning under de senaste åren har visat att den vuxna hjärnan har en viss förmåga till självreparation. Strokepatienter, till exempel, kan ibland återställa tal eller motorisk funktion när nervbanorna i hjärnan omorganiseras för att kompensera för skadade områden. Och vissa patienter återfår medvetandet efter månader eller till och med år, som i Wallis anmärkningsvärda fall. Men läkarna vet ännu inte hur de ska förutsäga vem som kommer att bli bättre, och få behandlingar finns för att öka vilken medfödd omorganisation som än äger rum. Nya hjärnavbildningstekniker, som de som används för att generera skanningar av Wallis hjärna, kan hjälpa till att ändra det.
Wallis tillfrisknande började med ett ord, mamma. Även om sådana uttalanden inte är okända hos patienter med minimalt medvetande, blev hans läkare och familj förvånade när hans tal fortsatte att förbättras. För att försöka ta reda på källan till Wallis sällsynta återgång till medvetande, ett team ledd av neurolog Nicholas skepp , vid Weill Medical College vid Cornell University i New York, använde en ny variant av magnetisk resonansavbildning som kallas diffusionstensoravbildning (DTI). Denna teknik kan ge forskare en detaljerad bild av hjärnans fiberkanaler - de neurala processer som förmedlar meddelanden mellan olika delar av hjärnan. (Se TR10: Diffusion Tensor Imaging, mars/april 2006.) Den hade aldrig tidigare använts för att undersöka en patient med minimalt medvetande.
Den första DTI-skanningen, registrerad åtta månader efter hans första ord, visade att Wallis hade djup hjärnskada. Jämfört med hjärnan hos 20 normala försökspersoner visade både den övergripande strukturen och nervfibrerna i hans hjärna allvarlig degeneration. Det i sig är en stor kunskap – att han kan ha så här mycket skada och fortfarande ha den här typen av återhämtning år senare, säger Schiff.
Men forskare upptäckte också att ett stort område på baksidan av hans hjärna verkade ha fler fibrer än normalt, alla orienterade i samma riktning - vilket antydde att nya vägar hade vuxit fram för att koppla ihop olika hjärnstrukturer. Detta ovanliga mönster omfattade en del av hjärnan som kallas precuneus, som är mycket aktiv under medveten vakenhet men mindre aktiv under sömn eller anestesi, säger Steven Laureys , en neurolog vid universitetet i Liege i Belgien.
Arton månader efter den första skanningen hade Wallis förbättrats ännu mer – han kunde röra sina tidigare förlamade nedre extremiteter, en återhämtning som var lika oväntad som att han återhämtade talet, säger Schiff. När forskarna avbildade hans hjärna en andra gång fann de att det ovanliga området i ryggen hade normaliserats, medan en annan region, i ett område som reglerar rörelse, verkade ha blivit mer sammankopplat. Resultaten publicerades denna vecka i Journal of Clinical Investigation .
Forskarna har en teori om att förändringarna de såg i hjärnbilderna motsvarar tillväxten av nya neuronala kopplingar. Denna tillväxt kan leda till återhämtning av olika funktioner, såsom språk och rörelse. Varför dök han upp? Ingen av oss kan svara på detta, säger Joy Hirsch , en neuroforskare vid Columbia University som inte var involverad i den aktuella studien men som samarbetar med forskarna i andra projekt. Men det tyder på en biologisk grund för återhämtning.
James Bernat, en neurolog vid Dartmouth Medical School i Hanover, NH, varnar för att dra för breda slutsatser av Wallis tillfrisknande: människor tenderar att gå in i ett minimalt medvetande tillstånd efter att ha lidit diffus skada på de neurala processerna i hjärnan snarare än massiv död av nervcellerna själva. , och sådana skador kan vara lättare att återhämta sig från. Men han säger att det faktum att Wallis motoriska förbättringar korrelerar med en neural förändring i ett hjärnområde som styr rörelse är särskilt spännande. Vi måste ta reda på hur ofta det händer, och varför det händer, säger Bernat.
Naturligtvis är det i alla fall svårt att extrapolera från detta ena extraordinära fall. Ingen vet hur Wallis hjärna såg ut före olyckan eller innan han började prata igen. Och det är oklart varför dessa specifika delar av hjärnan kunde regenereras, eller hur de särskilda tillväxtmönstren hjälpte Wallis att återhämta sig. Men resultaten understryker hur viktigt det är att studera patienter med minimalt medvetande. Jag tror att detta papper fungerar som en ledstjärna – det antyder att det finns mekanismer för att komma in i medvetandet, även om vi inte förstår dem, säger Hirsch. Detta är ett mycket hoppfullt tecken för ett område som inte har fått mycket uppmärksamhet från den medicinska och vetenskapliga världen.
Laureys, som skrev en kommentar som åtföljde tidningen, tillägger att han hoppas att fynden kommer att förändra känslan av hopplöshet som många läkare känner för minimalt medvetna eller vegetativa patienter. Även om läkarna vet att hjärnan kan omorganisera sig själv genom att bilda nya neurala förbindelser under hela livet (ett fenomen som kallas neuroplasticitet), säger Laureys att de tidigare trodde att denna process tog slut strax efter en skada. Men han hoppas att det här fallet ska få dem att ompröva. Efter många år pågår det fortfarande mycket plasticitet med mycket betydande kliniska konsekvenser, säger han.
I slutändan hoppas läkarna hitta specifika tecken i hjärnan som förutsäger vilka patienter som kommer att bli bättre. De hoppas också kunna utveckla riktade behandlingar som kan hjälpa den processen. Men vi kan inte svara på de frågorna utan ordentliga kontrollstudier, säger Hirsch.
Cornell-forskarna hoppas nu kunna studera ett större antal personer i minimalt medvetna tillstånd för att försöka få en mer systematisk bild av de mekanismer som ligger bakom återhämtningen.