211service.com
Genvækst af den beskadigede hjerne
I de senere år har videnskabsmænd opdaget, at hjernen har en bemærkelsesværdig evne til at reparere sig selv. I håb om at drage fordel af denne evne har forskere udviklet en teknologi til at levere elektrisk stimulation direkte til hjernevæv. Behandlingen, der nu bliver testet i store kliniske forsøg, kunne booste hjernens reparationsmekanismer og forbedre restitutionen efter slagtilfælde.
En flad 1x1 elektrode placeret over hjernens ydre membran stimulerer det kortikale væv nedenunder, uden at bæreren føler fornemmelse. Enheden kan hjælpe patienter med at genoprette motorisk funktion efter et slagtilfælde. (Med tilladelse fra Northstar Neuroscience.)
Undersøgelser i både laboratoriedyr og mennesker har vist, at neuroner i nærheden af det beskadigede væv efter slagtilfælde begynder at reorganisere sig selv i et forsøg på at kompensere for de skadede områder. Denne helbredende evne kan dog blive ramt eller gå glip af – nogle patienter genvinder evnen til at gå eller tale, mens andre efterlades permanent handicappede.
[Klik her for illustrationer af hjernens områder og enhedens funktioner.]
I mange tilfælde kan patienter stimulere restitution gennem praksis. En person, der har mistet funktion i venstre hånd, for eksempel, kunne øve forskellige bevægelser med den hånd for at booste hjernens medfødte reparationsmekanismer. Men i de fleste tilfælde går den neuroplasticitet ikke langt nok, siger Alan Levy, administrerende direktør for Northstar Neurovidenskab , en virksomhed med medicinsk udstyr baseret i Seattle, WA.
Så Levy og samarbejdspartnere designede en måde at stimulere specifikke dele af cortex for at forsøge at forbedre hjernens naturlige neuroplasticitet yderligere. Teknologien har vist lovende i foreløbige menneskelige undersøgelser - forskere fandt ud af, at patienter, der fik både rehabiliteringsterapi og stimulering, forbedrede sig 15 til 30 procent på standardtest af hånd- og armfunktion; mens kontrollerne, som kun gennemgik fysioterapi, forbedrede sig blot 0 til 12 procent. Northstar sponsorerer nu et større klinisk forsøg på 18 rehabiliteringscentre i hele USA.
Eksperter advarer om, at det er for tidligt at sige, hvor effektiv eller bredt anvendelig teknologien vil være. Vi er nødt til at se undersøgelser i større grupper for at vide, om det er effektivt, siger Douglas Katz , en neurolog ved Boston University Medical School, og under hvilke omstændigheder det er effektivt, såsom placeringen af slagtilfælde, tiden efter slagtilfælde [at behandlingen bruges], og hvor meget stimulering der er nødvendig. Tilføjer Katz: Men jeg synes, at disse teknikker viser meget lovende.
Fordelene kan også afhænge af sværhedsgraden af slagtilfælde. Det er muligt, at denne terapi kun vil være effektiv hos patienter med relativt milde funktionsnedsættelser, siger Randolph Nudo, direktør for Landon Center for Aldring ved University of Kansas Medical Center i Kansas City, som studerer virkningerne af Northstar-teknologien i dyremodeller af slagtilfælde. Mennesker, der har haft et mere alvorligt slagtilfælde, og derfor har færre neuroner tilbage for at kompensere for det beskadigede område, kan muligvis ikke drage fordel af stimulering.
Nudo og kolleger kører udtømmende dyreforsøg for at bestemme de mest effektive parametre for den kortikale stimuleringsbehandling, samt om fjerntliggende områder af hjernen kan rekrutteres til at hjælpe mennesker med mere alvorligt slagtilfælde.
I den kortikale stimuleringsprocedure kortlægger lægerne først omfanget af skaden ved hjælp af hjernebilleddannelse. Håndens bevægelse er for eksempel styret af en bestemt del af den motoriske cortex, et lag af hjernen, der styrer bevægelsen. Læger bruger funktionel magnetisk resonansbilleddannelse, som måler blodgennemstrømningen i forskellige dele af hjernen, til at lokalisere den del af cortex, der er beskadiget, samt de nærliggende områder, der forsøger at overtage kontrollen over den beskadigede hånd. En neurokirurg borer derefter et lille hul i kraniet over dette område og placerer en flad elektrode på toppen af duraen, en sej membran, der dækker hjernen, for at stimulere den kortikale region nedenfor.
Stimulatoren drives via en pacemaker-lignende enhed, der er implanteret i brystet og forbundet til elektroden med en ledning, der er gevind under huden. En læge eller fysioterapeut kan tænde og slukke for stimulatoren med en trådløs controller. Stimulatoren tændes kun, når patienterne laver rehabiliteringsøvelser; patienter i Northstar kliniske forsøg vil gennemgå et intensivt seks ugers fysioterapiprogram.
Forskere ved endnu ikke præcis, hvordan den elektriske stimulering virker, men forskning i dyremodeller giver nogle fingerpeg. Vi tror, vi ændrer nervecellernes excitabilitet inden for den skånede vævsregion, siger Nudo.
Neuroner kommunikerer ved at sende elektriske beskeder til hinanden. Når en person bevæger sin hånd for at tage en kop, for eksempel, fyres neuronerne i den motoriske cortex for at fortælle armmusklerne at bevæge sig. Hvis neuroner i et restituerende hjerneområde stimuleres elektrisk på samme tid, som en patient forsøger at flytte koppen, kan det blive lettere for disse neuroner at affyre. Forskere har en teori om, at med gentagen praksis og elektrisk stimulering udvikler disse neuroner nye neurale forbindelser, der styrker patientens evne til at tage koppen op, hvilket fører til en varig ændring i motorisk evne.
Faktisk siger eksperter, at det er parringen af stimulering og terapi, der er nøglen til denne behandling. Teknologien øger effektiviteten af patientens egen frivillige bevægelse, siger Carolee J. Winstein , en biokinesiolog og fysioterapeut ved University of Southern California i Los Angeles. Kombinationen af teknikker ser ud til at være mere effektiv end nogen teknik i sig selv, siger hun. Winstein kører en del af det nuværende Northstar-forsøg.
Northstars kortikale stimulator er ikke den eneste behandling i udvikling for at øge neuroplasticiteten efter slagtilfælde. Nogle neurovidenskabsmænd studerer transkraniel magnetisk stimulering, en ikke-invasiv metode til at stimulere specifikke hjerneområder. Andre udvikler lægemidler, der øger neuroplasticiteten. Men Nudo siger, at direkte elektrisk stimulering kan have nogle fordele. Vi kan bedre styre placeringen af stimulationen, samt andre parametre, såsom frekvens, siger han. Du har ikke den kontrol med et stof.
Northstar håber på sigt at udvikle teknologien til en lang række lidelser, herunder hjerneskade, høre- og smerteforstyrrelser, bevægelsesforstyrrelser og neuropsykiatriske lidelser. Virksomheden sponsorerer i øjeblikket kliniske forsøg med afasi (taletab), tinnitus (ringen for ørerne) og hemiparese (svaghed på den ene side af kroppen).
Chris Ware, en tidligere politibetjent, fik et slagtilfælde for ni år siden, der gjorde ham delvist lam i højre side. Han lærte at gå og tale igen efter slagtilfældet, men var stadig alvorligt svækket. Efter at have deltaget i et klinisk forsøg med Northstar-teknologien i 2004, siger han, at han var i stand til at gøre meget mere på egen hånd, som at binde sine sko og køre bil.
Begrebet neural plasticitet har pustet nyt liv i potentialet for mere restitution efter hjerneskade, siger Winstein. Jeg tror, vi vil se udviklingen af mange nye teknologier og behandlinger, der forsøger at udnytte denne naturlige evne. Det er en meget spændende tid i genoptræning.