تعمل الغرسات على استعادة الوظيفة الإدراكية بعد إصابة الدماغ

لقد تجاوزت تقنية جديدة تستخدم التحفيز العميق للدماغ، المصممة خصيصًا لكل مريض، توقعات الباحثين في علاج إصابات الدماغ المؤلمة الخفيفة إلى الشديدة بسبب العجز المعرفي.

في عام 2001، كانت جينا أراتا في الفصل الدراسي الأخير لها في الكلية، وتخطط للتقدم إلى كلية الحقوق، عندما تعرضت لإصابة في الدماغ في حادث سيارة. أضعفت الإصابة قدرتها على التركيز، وواجهت صعوبة في الحصول على خطاب تصنيف الوظيفة.

وقال أراتا الذي يعيش مع والديه في موديستو: “لا أتذكر أي شيء”. “سقطت ساقي اليسرى، لذلك كنت متمسكًا بالأشياء طوال الوقت. لقد كنت دائما في حوادث السيارات. وليس لدي مرشح – فأنا أغضب بسهولة شديدة.

تواصل والداها بعد أن علموا بالأبحاث التي تُجرى في جامعة ستانفورد للطب؛ تم قبول Aراثا كمشارك. وفي عام 2018، قام الأطباء بزراعة جهاز جراحيًا في دماغه ثم قاموا بمعايرة النشاط الكهربائي للجهاز بعناية لتحفيز شبكات قمع الإصابات.

بعد تعرضها لإصابة في الدماغ في حادث سيارة، لم تتمكن جينا أراتا من التركيز بدرجة كافية للدراسة. وقد أدى زرع جهاز في دماغها إلى تحسين قدرتها على التركيز وذاكرتها ومزاجها. الائتمان: بإذن من عائلة أراثا

لاحظت الفرق على الفور: عندما طُلب منها إدراج المكونات في ممر المنتجات في محل بقالة، كان بإمكانها فرز الفواكه والخضروات. ثم قامت إحدى الباحثات بإيقاف تشغيل الجهاز، ولم تتمكن من تسمية أي شيء.

وقال أراتا: “لم أحصل على مخالفة مسرعة منذ عملية الزرع”. “لم أعد أسافر. أستطيع أن أتذكر مقدار الأموال الموجودة في حسابي المصرفي. لا أستطيع القراءة، ولكن بعد عملية الزرع اشتريت كتابًا. مكان حيث يغني crawdads، وأحببته وتذكرته. وأنا لست سريع الغضب.”

اختراق في علاج إصابات الدماغ

بالنسبة لأراتا وأربعة آخرين، أعاد جهاز التحفيز العميق للدماغ التجريبي، بدرجات متفاوتة، القدرات المعرفية التي فقدوها بسبب إصابات الدماغ قبل سنوات. التقنية الجديدة، التي طورها باحثون في جامعة ستانفورد للطب ومتعاونون من مؤسسات أخرى، هي أول تقنية تبشر بالخير ضد العجز طويل المدى في إصابات الدماغ المؤلمة المتوسطة إلى الشديدة.

ونشرت نتائج التجربة السريرية في المجلة في 4 ديسمبر الطب الطبيعي.

العيش مع إصابات الدماغ المؤلمة

يعيش أكثر من 5 ملايين أمريكي مع الآثار الدائمة لإصابات الدماغ المؤلمة المتوسطة إلى الشديدة – صعوبة التركيز والتذكر واتخاذ القرارات. وعلى الرغم من أن العديد منهم يتعافون بما يكفي للعيش بشكل مستقل، فإن إعاقتهم تمنعهم من العودة إلى المدرسة أو العمل واستئناف حياتهم الاجتماعية.

وقال جايمي هندرسون، دكتوراه في الطب، أستاذ جراحة الأعصاب والمؤلف الرئيسي المشارك للدراسة: “عادة، هناك القليل جدا لعلاج هؤلاء المرضى”.

ومع ذلك، فإن حقيقة أن هؤلاء المرضى خرجوا من الغيبوبة واستعادوا الوظيفة الإدراكية الكافية، فإن أنظمة الدماغ التي تدعم الانتباه واليقظة – القدرة على البقاء مستيقظًا، والتركيز على المحادثة والتركيز على مهمة ما – كانت سليمة نسبيًا. محمي.

فهم واستهداف الدماغ

تربط هذه الأنظمة المهاد، وهو محطة ترحيل عميقة داخل الدماغ، بنقاط في جميع أنحاء الطبقة الخارجية للدماغ، والتي تتحكم في المزيد من الوظائف الإدراكية.

وقال هندرسون، أستاذ الطب في جامعة جون وجان بلوم روبرت وروث هالبرين: “في هؤلاء المرضى، تكون هذه المسارات سليمة في الغالب، ولكن كل شيء يخضع للتنظيم”. “يبدو الأمر كما لو أن الأضواء خافتة وليس هناك ما يكفي من الكهرباء لإعادتها مرة أخرى.”

خايمي هندرسون. الائتمان: طب ستانفورد

على وجه الخصوص، تعمل منطقة من المهاد تسمى النواة الوسطى كمركز لتنظيم العديد من جوانب الوعي.

يقول نيكولاس شيف، دكتوراه في الطب: “إن النواة الجانبية الوسطى مهيأة لتشغيل الأشياء على نطاق واسع، ولكن الجانب السلبي هو أنه إذا كنت تعاني من إصابة متعددة البؤر، فيمكن أن يكون لها تأثير أكبر لأن التأثير يمكن أن يأتي من أي مكان تقريبًا في الدماغ”. أستاذ الطب في جامعة وايل كورنيل والمؤلف الرئيسي المشارك للدراسة.

ويعتقد الباحثون أن التحفيز الكهربائي الدقيق للنواة الجانبية المركزية واتصالاتها من شأنه إعادة تنشيط هذه المسارات وإعادة تشغيل الأضواء.

نجاح التجارب السريرية

في التجربة، قام الباحثون بتجنيد خمسة مشاركين يعانون من إعاقات إدراكية استمرت لأكثر من عامين بعد تعرضهم لإصابات دماغية متوسطة إلى شديدة. وكانت أعمارهم تتراوح بين 22 و60 عامًا، وقد تعرضوا لإصابات منذ ثلاثة إلى 18 عامًا.

يعد وضع جهاز التحفيز في المنطقة الصحيحة أمرًا صعبًا ويختلف من شخص لآخر. تم تصميم كل دماغ بشكل مختلف في البداية، وتؤدي الإصابات إلى مزيد من التغييرات.

وقال هندرسون: “لهذا السبب قمنا بتطوير عدد من الأدوات لتحديد ماهية هذا المجال بشكل أفضل”. أنشأ الباحثون نموذجًا افتراضيًا لكل دماغ، مما سمح لهم بتحديد موقع تنشيط النواة الجانبية المركزية ومستوى التحفيز.

مسترشدًا بهذه النماذج، قام هندرسون بزراعة الأجهزة جراحيًا في خمسة مشاركين.

وقال “من المهم استهداف المنطقة بدقة”. “إذا كنت بعيدًا عن الهدف ببضعة ملليمترات، فأنت خارج المنطقة الفعالة.”

لحظة رائدة

وبعد مرحلة معايرة مدتها أسبوعين لتحسين التحفيز، أمضى المشاركون 90 يومًا في تشغيل الجهاز لمدة 12 ساعة يوميًا.

تم قياس تقدمهم من خلال اختبار قياسي لسرعة المعالجة العقلية يسمى اختبار صنع المسار، والذي يتضمن رسم خطوط تربط بين خليط من الحروف والأرقام.

وقال هندرسون: “إنه اختبار حساس للغاية لما ننظر إليه: التركيز والتركيز والتخطيط والقيام بذلك بطريقة حساسة للوقت”.

وبحلول نهاية فترة العلاج التي استمرت 90 يومًا، تحسن المشاركون في الاختبار من سرعتهم بمعدل 32%، وهو ما يزيد عن 10% التي كان الباحثون يهدفون إليها.

وقال هندرسون: “الشيء الوحيد المثير للدهشة هو أن الأمر سار بالطريقة التي توقعناها، وهو أمر غير مسلَّم به على الإطلاق”.

التأثير على حياة المشاركين

بالنسبة للمشاركين وأسرهم، كانت التحسينات واضحة في حياتهم اليومية. لقد استأنفوا الأنشطة التي بدت مستحيلة، مثل قراءة الكتب، أو مشاهدة البرامج التلفزيونية، أو لعب ألعاب الفيديو، أو إكمال الواجبات المنزلية. لقد شعروا بتعب أقل ويمكنهم قضاء اليوم دون النوم.

كان العلاج فعالاً للغاية لدرجة أن الباحثين واجهوا صعوبة في إكمال الجزء الأخير من دراستهم. لقد خططوا لمرحلة انسحاب أعمى يتم فيها اختيار نصف المشاركين بشكل عشوائي لإيقاف تشغيل أجهزتهم. اثنان من المرضى لم يرغبوا في اغتنام هذه الفرصة ورفضوا. من بين المشاركين الثلاثة في مرحلة الانسحاب، تم اختيار أحدهم بشكل عشوائي لإيقاف تشغيل أجهزته. وبعد ثلاثة أسابيع دون تحفيز، أصبح هذا المشارك أبطأ بنسبة 34% في اختبار صنع المسار.

العلاج المتقدم لإصابات الدماغ

وتعد التجربة السريرية هي الأولى التي تستهدف هذه المنطقة من الدماغ لدى المرضى الذين يعانون من إصابات دماغية رضحية متوسطة إلى شديدة، وهي تمنح الأمل للكثيرين ممن استقروا في شفائهم.

قال شيف: “لقد كانت لحظة رائدة”. “هدفنا الآن هو محاولة اتخاذ خطوات منهجية لتحويل هذا إلى علاج. وهذه إشارة كافية لبذل كل الجهد.

ملحوظة: نيكولاس د. شيف، جوزيف د. جياتشينو، كريستوفر ر. باتسون، يون يونج تشوي، جوناثان إل. بيكر، كايل ب. سوليفان، أندرو ب. جونسون، مايكل بيرجين، هيلين م. برونتي ستيوارت، جايسون تشوا، لوريل دي جورج، سوريا ديجمين، آدم فوغارتي، ليندا إم. جربر، مارك جريل، خوسيه مالدونادو، ماثيو رادوفان، سودين سو شاه، جادين أ. ، نانسي تيمكين، توماس توردياس، جوناثان د. فيكتور، أبيجيل ووترز، ستيفاني أ. كولاكوفسكي هانر، جوزيف ج. الفنلنديون، أندريه ج. ماتشادو، بريان ك. رود وجيمي م. هندرسون، 4 ديسمبر 2023، الطب الطبيعي.
دوى: 10.1038/s41591-023-02638-4

الباحثون في طب وايل كورنيل، مستشفى سبالدينج لإعادة التأهيل في بوسطن، كلية الطب بجامعة هارفارد، جامعة يوتا، جامعة فلوريداجامعة فاندربيلت، جامعة واشنطنساهمت جامعة بوردو وعيادة كليفلاند في الدراسة.

تم دعم هذه الدراسة بتمويل من مبادرة BRAIN للمعاهد الوطنية للصحة ومنحة من مركز العلوم الانتقالية في كلية طب وايل كورنيل. تم توفير الغرسات الجراحية من قبل شركة مدترونيك.