Мозъчни импланти помогнаха на петима души да се възстановят след тежки наранявания

Компютърно изображение в началото на материала, показващо синкавите триизмерни контури на мозъка. Правата линия в центъра представлява електрода, а линиите, които се отклоняват от края му, представляват пътищата на невроните в мозъка.

Мозъчните травми са причинили трайни увреждания на над пет милиона американци. Те се затрудняват да се съсредоточат дори върху съвсем елементарни задачи и често се налага да напуснат работа или да отпаднат от училище.

Публикувано в понеделник проучване им дава искрица надежда. На петима души с умерени до тежки мозъчни увреждания са имплантирани фини електроди в главите. Когато електродите стимулират техния мозък, резултатите им на когнитивните тестове осезателно се подобряват.

Ако откритията се потвърдят в по-големи клинични проучвания, имплантите биха могли да се превърнат в първата ефективна терапия за хронични мозъчни травми, твърдят изследователите.

„Това е първото доказателство, че този проблем може да бъде развиван“, казва д-р Никълъс Шиф, невролог от медицинския център „Уейл Корнел“ в Ню Йорк, който е ръководител на изследването.

Джина Арата, една от доброволките, на които е поставен имплантът, е била на 22 години, когато след автомобилна катастрофа е развила преумора, проблеми с паметта и неконтролируеми емоции. Тя изоставила плановете си да учи право и заживяла с родителите си в Модесто, Калифорния, без да може да си намери работа.

През 2018 г., 18 години след инцидента, Арата получава импланта. Според нея животът ѝ коренно се е променил.

„Мога да бъда нормален човек и да водя разговори“, казва тя. „Виждам невероятни подобрения в себе си“.

Д-р Шиф и колегите му разработват изследването въз основа на дългогодишни проучвания на структурата на мозъка. Тези изследвания показват, че способността ни да се съсредоточаваме върху различните задачи зависи от мрежа от мозъчни области, които са свързани помежду си с дълги вериги от неврони. Тези области изпращат сигнали една на друга, създавайки обратна връзка, която поддържа цялата мрежа активна.

Според хипотезата на д-р Шиф и неговите колеги внезапните сътресения на мозъка – например при автомобилна катастрофа или падане – могат да нарушат някои от тези дълги връзки в мозъчната мрежа и да доведат до изпадане на човека в кома. По време на процеса на възстановяване мрежата може да възвърне своята функционалност. Но ако мозъкът е тежко увреден, той не може да се възстанови напълно.

Д-р Шиф и колегите му са идентифицирали специфична структура дълбоко в мозъка като най-важния възел в мозъчната мрежа. Известна като централно латерално ядро, тя представлява тънък лист от неврони с размера и формата на бадемова черупка.

В човешкия мозък има две такива структури – по една във всяко полукълбо. Изглежда, че те помагат на мозъка да се успокои през нощта, за да заспи, и да се активира на сутринта. Стимулирането на невроните в тези области може да събуди спящ плъх, показва изследването на д-р Шиф.

Тези изследвания предполагат, че стимулирането на централните латерални ядра може да помогне на хората с травматични мозъчни увреждания да възвърнат концентрацията и вниманието си.

Хирурзите рутинно имплантират електроди на пациенти с болестта на Паркинсон. Слабите електрически импулси, излъчвани от имплантите стотици пъти в секунда, карат съседните неврони да изстрелват собствени сигнали, възстановявайки някои мозъчни функции.

През 2018 г. д-р Шиф и колегите му започват да набират доброволци като Арата, която години наред е страдала от хронични проблеми след злополуки. Преди да поставят електродите, изследователите правят на доброволците серия от тестове, за да оценят способността им да се концентрират и да превключват от една задача на друга. Така например при един от тестовете на доброволците се давал лист хартия с букви и цифри и те трябвало да начертаят линия, която да ги свързва в определен ред възможно най-бързо.

Преди операцията изследователите са сканирали мозъка на всеки доброволец, за да направят точна карта. Д-р Джейми Хендерсън, неврохирург в Станфордския университет, е прокарал електрод през мозъка до централното странично ядро.

Д-р Хендерсън е имплантирал подобни електроди на шестима доброволци, но един от тях е трябвало да се оттегли от изследването поради инфекция на скалпа. Един месец след операцията останалите петима доброволци са подложени на контролни тестове. На теста с букви и цифри резултатите им са се повишили от 15 на 52 процента.

За да получи по-пълна представа за преживяванията на доброволците, д-р Джоузеф Финс, специалист по медицинска етика във Weill Cornell Medicine, провежда поредица от интервюта с тях и техните семейства. Повечето от доброволците, подобно на г-жа Арата, твърдят, че имплантът ги е направил по-подобни на предишните им същности.

За разлика от тях, доброволецът, при когото се наблюдават най-драстични подобрения в когнитивните тестове, реагира резервирано.

„Не мисля, че това ми навреди“, каза той. „Просто не знам дали ми помогна много“.

Все пак синът на този пациент е забелязал значителни промени, особено в самооценката на баща си.

„Това е направо като разликата между небето и земята“, казва синът му.

Д-р Стивън Лорейс, невролог от Университета в Лиеж, Белгия, който не е участвал в изследването, заяви, че резултатите подкрепят теорията, че вниманието и другите форми на мислене зависят от мозъчната мрежа като цяло.

„Има достатъчно доказателства, за да се предположи, че това си заслужава допълнително проучване“, каза той за изследването.

Д-р Шиф и колегите му планират по-мащабно проучване на мозъчните импланти.

„Ще трябва да проверим и подробно да анализираме резултатите“, каза той.

Централните латерални ядра не са единствените региони, които биха могли да станат възлови центрове в мозъчната мрежа, каза д-р Алекс Грийн, неврохирург в Оксфордския университет, който не е участвал в изследването.

„Все още не знаем къде са най-добрите места за провеждане на стимулацията“, казва д-р Грийн.

Той и колегите му подготвят собствено изследване на мозъчните травми, за да тестват поставянето на електроди в област, наречена педункулопонтинско ядро [pedunculopontine nucleus].

Д-р Лорис потвърди, че операцията по имплантиране ще бъде скъпа, но заяви, че обществото трябва да признае съществуването на милиони хора, страдащи от мозъчни травми. Това е „една тиха епидемия“, каза още той.