Люди с хроническими проблемами, приобретёнными после падений и ДТП, показали лучшие результаты в когнитивных тестах после установки имплантата мозга, говорится в новом исследовании.
Травматические повреждения мозга оставили более пяти миллионов американцев инвалидами навсегда. Им трудно сосредоточиться даже на простых задачах, и они часто вынуждены бросать работу или уходить из школы.
Исследование, опубликованное в понедельник, дало им проблеск надежды. Пяти людям со средними и тяжёлыми травмами мозга вживили в голову электроды. Когда электроды стимулировали их мозг, их показатели в когнитивных тестах улучшились.
По словам исследователей, если полученные результаты подтвердятся в более масштабных клинических испытаниях, имплантаты могут стать первой эффективной терапией для лечения хронических травм мозга.
«Это первое доказательство того, что можно сдвинуть с мёртвой точки решение этой проблемы», — сказал доктор Николас Шифф, невролог из нью-йоркского медицинского центра Weill Cornell, возглавлявший исследование.
Джине Арата, одной из добровольцев, получивших имплантат, было 22 года, когда после автомобильной аварии у неё появились усталость, проблемы с памятью и неконтролируемые эмоции. Она отказалась от планов поступить в юридическую школу и жила с родителями в Модесто, штат Калифорния, не имея возможности устроиться на работу.
В 2018 году, спустя 18 лет после аварии, Арата получила имплантат. По её словам, её жизнь кардинально изменилась. «Я могу быть нормальным человеком и вести беседу, — сказала она. — Я сама наблюдаю в себе удивительные улучшения».
Доктор Шифф и его коллеги разработали план испытания, основываясь на многолетних исследованиях структуры мозга. Эти исследования показали, что наша способность концентрироваться на задачах зависит от сети областей мозга, которые связаны друг с другом длинными ветвями нейронов. Эти области посылают друг другу сигналы, создавая петлю обратной связи, которая поддерживает активность всей сети.
По гипотезе доктора Шиффа и его коллег, внезапные толчки мозга — например, во время автомобильной аварии или падения — могут нарушить некоторые из дальних связей в сети и привести к тому, что человек впадёт в кому. В процессе восстановления сеть может восстановить свою работоспособность. Но если мозг сильно повреждён, он может не восстановиться полностью.
Доктор Шифф и его коллеги определили структуру в глубине мозга как важнейший узел сети. Известная как центральное латеральное ядро, она представляет собой тонкий лист нейронов размером и формой с миндальную скорлупу.
В человеческом мозге есть две такие структуры, по одной в каждом полушарии. Они, по-видимому, помогают мозгу успокоиться ночью для сна и активизироваться утром. Стимуляция нейронов в этих областях может разбудить спящую крысу, показало исследование доктора Шиффа.
Эти исследования позволили предположить, что стимуляция центральных латеральных ядер может помочь людям с травматическими повреждениями мозга восстановить концентрацию и внимание.
Хирурги регулярно вживляют электроды пациентам с болезнью Паркинсона. Крошечные электрические импульсы, испускаемые имплантами сотни раз в секунду, заставляют соседние нейроны подавать собственные сигналы, восстанавливая некоторые функции мозга.
В 2018 году доктор Шифф и его коллеги начали набирать добровольцев, таких как Арата, которые страдали от хронических проблем в течение многих лет после несчастных случаев. Перед установкой электродов исследователи провели с добровольцами ряд тестов, чтобы оценить их способность концентрироваться и переключаться с одной задачи на другую. Например, в одном из тестов добровольцы получили по листу бумаги с буквами и цифрами и должны были как можно быстрее провести линию, соединяющую их по порядку.
Перед операцией исследователи просканировали мозг каждого добровольца, чтобы составить точную карту. Доктор Джейми Хендерсон, нейрохирург из Стэнфордского университета, провёл электрод через мозг к центральному боковому ядру.
Доктор Хендерсон имплантировала электроды шести добровольцам, но одному из них пришлось отказаться от участия в исследовании из-за инфекции кожи головы. Через месяц после операции оставшиеся пять добровольцев прошли контрольные тесты. На экзамене с буквами и цифрами их оценки подскочили от 15% до 52%.
Чтобы получить более полное представление о переживаниях добровольцев, доктор Джозеф Финс, специалист по медицинской этике из Weill Cornell Medicine, провёл серию интервью с ними и членами их семей. Большинство добровольцев, как и г-жа Арата, сказали, что имплантат сделал их более похожими на себя прежних.
А вот доброволец, у которого наблюдались самые значительные улучшения в когнитивных тестах, напротив, отреагировал на это сдержанно. «Я не думаю, что это мне повредило, — сказал он. — Я просто не знаю, сильно ли это помогло».
И всё же сын этого пациента заметил значительные изменения, особенно в самосознании отца. «Это просто небо и земля», — сказал его сын.
Доктор Стивен Лорейс, невролог из Льежского университета в Бельгии, не принимавший участия в исследовании, сказал, что полученные результаты подтверждают теорию о том, что внимание и другие формы мышления зависят от сети мозга в целом. «Есть достаточно оснований полагать, что это стоит продолжить изучать», — сказал он об исследовании.
Доктор Шифф и его коллеги планируют провести более масштабное исследование мозговых имплантатов. «Мы должны посмотреть, как будут выглядеть полученные данные», — сказал он.
Центральные латеральные ядра — не единственные регионы, которые могут стать центрами в сети мозга, говорит доктор Алекс Грин, нейрохирург из Оксфордского университета, не принимавший участия в исследовании.
«Мы пока не знаем, где лучше всего проводить стимуляцию», — сказал доктор Грин. Он и его коллеги готовят собственное исследование травмы мозга, чтобы опробовать электроды в области, называемой ножковым ядром [pedunculopontine nucleus].
Доктор Лорейс признал, что операции по установке имплантатов будут дорогостоящими, но утверждал, что общество должно признать существование миллионов людей, страдающих от травматических повреждений мозга. Это «тихая эпидемия», — сказал он.
