Bildgebende Untersuchung untersucht das Bewusstsein bei gehirnverletzten Patienten

Neue Forschungsergebnisse verwenden bildgebende Verfahren, um die kognitiven Funktionen auf höherer Ebene bei schwer gehirnverletzten Patienten zu bewerten. Die Studie bietet ein Fenster ins Bewusstsein - aber die Sichtweise, die sie bietet, ist auf faszinierende Weise verschwommen, sagen Forscher am Weill Cornell Medical College.

In einer neuartigen Studie an sechs Patienten, deren Funktion vom Zustand des minimalen Bewusstseins bis zum Locked-In-Syndrom (normale kognitive Funktion mit schwerer motorischer Beeinträchtigung) reicht, untersuchten die Forscher, wie das Gehirn dieser Patienten auf eine Reihe von Befehlen und Fragen reagiert mit funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) gescannt werden.

Sie stellten fest, dass die Fähigkeit der Patienten, auf einen einfachen Befehl zu reagieren (z. B. „Schwimmen - jetzt aufhören“) und dann denselben Befehl zur Beantwortung von einfachem Ja / Nein oder Multiple-Choice zu verwenden, sehr unterschiedlich und weitgehend unvorhersehbar war Fragen. Diese Variation war offensichtlich im Vergleich zu ihrer Fähigkeit, am Bett mit Stimme oder Geste zu interagieren.

Die Forscher sagten, dass diese Ergebnisse darauf hindeuten, dass es noch keine Untersuchung gibt, die die Funktion auf höherer Ebene, die bei einer Reihe von schwer gehirnverletzten Patienten auftreten kann und scheint, genau beurteilen kann - aber dass Fortschritte erzielt werden.

„Wir müssen die Idee aufgeben, dass wir uns bei der Beurteilung einiger schwerer Hirnverletzungen auf eine Untersuchung am Krankenbett verlassen können. Diese Ergebnisse zeigen, dass Patienten, die am Krankenbett nur sehr begrenzte Reaktionen zeigen, möglicherweise eine höhere kognitive Funktion haben, die durch fMRT nachgewiesen wird “, sagte der entsprechende Autor der Studie, Nicholas D. Schiff, M.D.

Während Fortschritte bei der Aufklärung des Bereichs der Gehirnfunktionen bei Schwerverletzten erzielt wurden, mahnte Schiff zur Vorsicht.

„Obwohl jeder ein solches Tool verwenden möchte, ist fMRI noch nicht in der Lage, die kognitive Leistung klar zu messen. Es wird eine Reihe möglicher Reaktionen geben, die unterschiedliche Fähigkeiten dieser Patienten widerspiegeln und die wir weiter erforschen und verstehen müssen “, sagte er.

Die neue Studie testete drei Kommunikationsebenen in Schritten, die eine Steigerung der kognitiven Kapazität erforderten, sagte Henning Voss, Ph.D., Senior Investigator und Associate Professor für Physik in Radiologie am Weill Cornell Medical College.

"Obwohl wir bei diesen gehirnverletzten Patienten keine eindeutige Kommunikation herstellen konnten, hilft uns unsere Forschung dabei, Probleme zu identifizieren, die für diese Patientenpopulation spezifisch sind", sagte Voss. "Wir haben ein klares Bild davon, wo und wie wir nach dieser Art von Gehirnaktivität als Reaktion auf bestimmte Befehle suchen müssen."

Ethischer Imperativ

"Tausende von Menschen erleiden jedes Jahr schwächende Hirnverletzungen, und es gibt eine klare ethische Notwendigkeit, so viel wie möglich über ihre Kommunikationsfähigkeit zu lernen", sagte der Hauptautor der Studie, Jonathan Bardin, ein Doktorand der Neurowissenschaften im dritten Jahr bei Weill Cornell Medizinische Hochschule.

"Diese Ergebnisse warnen uns davor, negativen Ergebnissen zu viel Gewicht zu verleihen, und öffnen unsere Augen für die Vielfalt der Reaktionen, die man von einer breiten Gruppe schwer gehirnverletzter Menschen erwarten kann", sagte er.

Die möglichen Auswirkungen dieser Art von Bewusstseinsstudien sind erheblich, sagte Co-Autor Joseph Fins, M.D.

„Abgesehen von der Erleichterung der Kommunikation mit diesen Patienten sollten diese Studien der Gesellschaft insgesamt mitteilen, dass diese Bevölkerung unserer gemeinsamen Aufmerksamkeit würdig ist.

„Die überwiegende Mehrheit der schwer hirnverletzten Patienten im ganzen Land wird minderwertig versorgt, weil sie falsch diagnostiziert werden, nicht ausreichend rehabilitiert werden und häufig in Pflegeheimen landen. Wir alle möchten, dass sich dies ändert “, sagte Fins, Direktor für medizinische Ethik und Vorsitzender der Ethikkommission des New Yorker Presbyterianischen Krankenhauses / Weill Cornell Medical Center.

fMRT offenbart die Komplexität des Bewusstseins

Die Weill Cornell-Studie ist eine Fortsetzung der Forschung darüber, wie fMRT eine Kommunikationslinie mit gehirnverletzten Patienten herstellen kann, um zu verstehen, ob sie von einer Rehabilitation profitieren können, und um ihr Schmerzniveau und andere klinische Parameter zu messen, die die Versorgung verbessern würden Lebensqualität.

Forschungsmitarbeiter in Cambridge, England, und Lüttich, Belgien, veröffentlichten 2006 und 2010 frühere Demonstrationen, wonach schwer gehirnverletzte Patienten auf Befehle oder Fragen antworten könnten. Die vorliegenden Studien erweitern die früheren Ergebnisse und stellen eine wichtige Bestätigung solcher Messungen durch unabhängige Wissenschaftler dar.

In der aktuellen Studie liefern die beobachteten Dissoziationen und das breite Spektrum an Kommunikationskapazitäten bei den untersuchten Patienten einzigartige Einblicke. Im ersten Schritt wurden die sechs Patienten sowie 14 Kontrollpersonen um einen Befehl gebeten, der die Grundlage für die weitere Kommunikation bildete. Die freiwilligen Kontrollpersonen wurden gebeten, sich vorzustellen, ihre Lieblingssportarten auszuführen, und die Patienten sollten sich vorstellen, selbst zu schwimmen.

Bei den drei Patienten, die dies tun konnten, und bei allen Kontrollen baten die Forscher sie, dieselbe imaginäre Aktivität zu verwenden, um auf eine oder zwei Optionen in einer einfachen zweiteiligen Frage zu antworten. In der dritten Multiple-Choice-Aufgabe wurde ihnen eine Bildkarte aus einem Kartenspiel gezeigt und sie wurden gebeten, zu antworten, wenn entweder das Gesicht oder die Farbe der Karte benannt wurde.

Die Scans zeigten eine Reihe von "Dissoziationen" bei diesen Patienten - "überraschende Fälle, in denen die Bildgebungsreaktionen der Patienten von ihrem Verhalten abwichen", sagte Bardin.

Ein Patient könnte die mentalen Bilder erzeugen, sie aber nicht zur Beantwortung von Fragen verwenden - obwohl er mit Gesten genau kommunizieren könnte. Ein anderer Patient, der sprechen kann, konnte die mentale Bildaufgabe nicht ausführen. Ein dritter Patient, der sich vorstellen konnte, auf Befehl zu schwimmen, zeigte im Laufe der Zeit dramatisch unterschiedliche Gehirnreaktionsmuster.

"Die an dieser Studie teilnehmenden Patienten haben häufig mehrere oder weit verbreitete Hirnverletzungen, die nicht nur lokale Hirnregionen, sondern das gesamte Hirnnetzwerk in großem Umfang betreffen", sagte Voss.

„Selbst wenn wir alle Verletzungen eines Subjekts genau kannten, macht es unser immer noch begrenztes Verständnis der an der Kommunikation beteiligten Hirnnetzwerke in vielen Fällen unmöglich, die verbleibenden kognitiven und kommunikativen Fähigkeiten genau vorherzusagen. Wenn keine normale Kommunikation möglich ist, kann fMRI kognitive Fähigkeiten auf mehreren Ebenen offenbaren. “

"Dies ist im Wesentlichen eine Realitätsprüfung, da diese Patienten über ein breites Spektrum kognitiver Fähigkeiten verfügen und die Auswirkungen auf die äußersten Enden des Spektrums wichtig sind", sagte Dr. Schiff.

"Nicht alle Patienten mit minimalem Bewusstsein sind gleich, und nicht alle Patienten mit Locked-In-Syndrom sind gleich", sagte er.

In Zukunft plant die Forschungsgruppe zusammen mit anderen Fachleuten eine große multizentrische Studie mit fMRI zusammen mit europäischen und kanadischen Kollegen, die von der James S. McDonnell Foundation unterstützt werden, um sowohl ihre Versprechen als auch ihre Grenzen bei der Messung kognitiver Fähigkeiten ernsthaft zu verstehen gehirnverletzte Patienten.

Die Forschung wird in der Online-Ausgabe der Zeitschrift veröffentlicht Gehirn.

Quelle: Weill Cornell Medical College