Η επιστροφή της συνείδησης μετά από τραυματική εγκεφαλική βλάβη (TBI) παραμένει κάτι σαν μυστήριο για τους επιστήμονες και δεν είναι εύκολο να προβλεφθεί. Μια σειρά από πρόσφατα δημοσιευμένες μελέτες από ερευνητές του Τμήματος Νευροχειρουργικής της Αναγεννησιακής Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Stony Brook διαπίστωσε ότι χρησιμοποιώντας τεχνολογίες για την παρακολούθηση των λειτουργιών του εγκεφάλου μετά από TΒΙ, οι επιστήμονες μπορεί να είναι σε θέση να προβλέψουν καλύτερα ποιος θα «ξυπνήσει» μετά TBI και ποια εγκεφαλικά κυκλώματα να στοχεύσουμε για πιθανή θεραπεία διαταραχών της συνείδησης.
Οι άνθρωποι είναι ικανοί για μια άπειρη ποικιλία συμπεριφορών, επομένως η βραχυπρόθεσμη πρόβλεψη της ανθρώπινης συμπεριφοράς είναι αδύνατη. Μελετώντας λεπτομερώς ασθενείς με εγκεφαλική βλάβη, οι συν-συγγραφείς Sima Mofakham, Ph.D., Επίκουρος Καθηγητής στο Τμήμα Χειρουργικής και στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, και ο Charles Mikell, MD, Επίκουρος Καθηγητής στο Τμήμα Νευροχειρουργικής, έχουν εντόπισαν τα εγκεφαλικά κυκλώματα που απαιτούνται για απρόβλεπτη συμπεριφορά, η οποία πιστεύουν ότι είναι ένα βασικό χαρακτηριστικό κοινό για την ανθρώπινη συνείδηση. Η έρευνά τους περιλαμβάνει συναδέλφους στο εργαστήριο Νευροχειρουργικής που διοικούν από κοινού και συνεργάτες σε εθνικό επίπεδο.
“Μετά τον εγκεφαλικό τραυματισμό, οι αναίσθητοι και ημισυνείδητοι ασθενείς δεν κάνουν πολλά, δεν επιδίδονται σε συμπεριφορές με στόχο τον στόχο και οι συμπεριφορές τους είναι εξαιρετικά προβλέψιμες”, λέει ο Δρ Mikell. “Έχουμε εντοπίσει τα κυκλώματα του εγκεφάλου που απαιτούνται για απρόβλεπτη συμπεριφορά. Συγκεκριμένα, διαπιστώσαμε ότι οι τραυματισμοί σε μια περιοχή του εγκεφάλου που ονομάζεται θάλαμος έχουν ως αποτέλεσμα τη «δυναμική του ελκυστήρα» στον εγκέφαλο. Οι «ελκυστές» είναι τρόποι περιγραφής της επαναλαμβανόμενης δραστηριότητας, από την οποία ο εγκέφαλος δυσκολεύεται να αποδράσει Ο θάλαμος είναι ένα κομμάτι εγκεφαλικού ιστού σε μέγεθος καρυδιού που συντονίζει τη δραστηριότητα σε άλλα μέρη του εγκεφάλου. Για τα φλοιώδη δίκτυα, οι ελκυστές περιορίζουν τη διαθεσιμότητα διαφορετικών εγκεφαλικών καταστάσεων και κατά συνέπεια συμπεριφορών. Βρήκαμε ότι η ακεραιότητα των θαλαμοφλοιϊκών συνδέσεων μπορεί να υποστηρίξει τη συμπεριφορική και ηλεκτροφυσιολογική απρόβλεπτη συμπεριφορά που σχετίζεται με τη συνείδηση.”
Η πρώτη εργασία, που δημοσιεύτηκε στο Communications Biology, περιελάμβανε τη χρήση ηλεκτροδίων εμφυτευμένων στον εγκέφαλο για την εξέταση της δυναμικής του εγκεφάλου σε ασθενείς σε κώμα καθώς ανακτούσαν τις αισθήσεις τους μετά από εγκεφαλική βλάβη. Αυτή η χρήση εμφυτευμένων ηλεκτροδίων (βάθους) την έκανε την πρώτη μελέτη του είδους της και άνοιξε ένα νέο παράθυρο στη δυναμική του εγκεφάλου μετά από τραυματισμό σε κωματώδεις ασθενείς. Αξιολόγησαν πέντε ασθενείς σε μια μοναδική μελέτη που συνδύαζε την καταγραφή των εγκεφαλικών κυμάτων με την απεικόνιση του εγκεφάλου σε μια προσπάθεια να κατανοήσουν πώς ο τραυματισμός του θαλάμου επηρεάζει τη λειτουργία του φλοιού.
Το κύριο εύρημα τους ήταν ότι ο θάλαμος παρέχει τη δυνατότητα σχηματισμού φλοιωδών συνόλων που απαιτούνται για την επιστροφή της γνωστικής λειτουργίας και της συνείδησης. Αυτή η παρατήρηση υποστηρίζει την άποψη ότι η είσοδος του θαλάμου στον φλοιό επιτρέπει την πλούσια δυναμική του φλοιού που σχετίζεται με τη συνείδηση. Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο Progress in Neurobiology, ο Drs. Οι Mofakham και Mikell και οι συνεργάτες τους, βρήκαν σε μια άλλη ομάδα ασθενών (n = 15) ότι ο αριθμός των φλοιωδών καταστάσεων είναι περιορισμένος και η εγκεφαλική δραστηριότητα είναι προβλέψιμη σε ασθενείς με τραυματισμούς στον θάλαμο και τις προβολές του στον φλοιό. Διαπίστωσαν ότι η απόσυρση της εισόδου του θαλάμου έχει ως αποτέλεσμα μια κατάσταση ελκυστικού φλοιού με περιορισμένο αριθμό διαθέσιμων καταστάσεων, γεγονός που οδηγεί σε περιορισμένες συμπεριφορές.
Γράφουν ότι “τα αποτελέσματα συμβαδίζουν με τη νέα άποψη του θαλάμου: ο θάλαμος δεν είναι απλώς ένα κέντρο αναμετάδοσης, αλλά μπορεί δυναμικά να ελέγξει την κατανεμημένη προσαρμοστική δυναμική εντός και μεταξύ των φλοιωδών δικτύων για να υποστηρίξει τη συνεχιζόμενη γνωστική εργασία. Πολλαπλές αναφορές υποστηρίζουν αυτή η άποψη και ορίζει έναν νέο ρόλο για τον θάλαμο, ιδιαίτερα τους θαλαμικούς πυρήνες ανώτερης τάξης όπως ο μεσοραχιαίος πυρήνας, ως ρυθμιστή της συνδεσιμότητας.” Έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Frontiers in Neurology έδειξε ότι τα άτομα με τραυματισμό του θαλάμου και τραυματισμούς στον μεσοραχιαίο πυρήνα τους είναι λιγότερο πιθανό να ανακτήσουν το περιεχόμενο της συνείδησης.
Αυτή η μελέτη περιελάμβανε ανάλυση 25 ασθενών μετά από σοβαρή ΚΒΙ. Διερεύνησαν εάν η ακεραιότητα των θαλαμο-προμετωπιαίων κυκλωμάτων, που αξιολογήθηκε μέσω απεικόνισης τανυστή διάχυσης, συσχετίστηκε με την επιστροφή της προσανατολισμένης στον στόχο συμπεριφοράς. Μερικοί ασθενείς ανάρρωσαν, αλλά κάποιοι όχι, και περισσότεροι από τους μισούς επέστρεψαν σε μια κατάσταση όπου μπορούσαν να ακολουθήσουν εντολές ή να εμπλακούν σε άλλη συμπεριφορά προσανατολισμένη στον στόχο. Όλα τα δεδομένα των ερευνητών από την απεικόνιση και τις δοκιμές ασθενών υποστήριξαν ότι η άθικτη θαλαμο-προμετωπιαία συνδεσιμότητα ήταν απαραίτητη για την επιστροφή στη συμπεριφορά προσανατολισμένη στον στόχο. Συνολικά, οι ερευνητές έχουν παράσχει μια οδό για την καλύτερη κατανόηση του εγκεφάλου και της ανάρρωσης μετά την TBI.