实验设备提示唤醒昏迷患者的新途径

医生似乎通过使用超声波启动了一位年轻患者的大脑

洛杉矶—一组内科医生和神经科学家于周三报告称,他们成功地使用超声波“启动”了一名正在从昏迷中恢复的 25 岁男子的脑部,并计划启动一项更大规模的更广泛的测试这项技术,希望能找到一种方法来帮助至少一部分处于植物人状态的数万名患者。

位于加州大学洛杉矶分校的团队警告说,到目前为止的证据还很薄弱:他们无法确定超声波刺激是否对他们的年轻患者产生了影响,或者他是否在治疗后不久自发地巧合地康复了。

但是,他们用超声波瞄准的大脑区域——丘脑——之前已被证明在恢复意识方面很重要。2007 年,一名处于微意识状态六年的 38 岁男子在脑部植入电极以刺激丘脑后,恢复了一些功能。


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超声波技术是一个“好主意”,值得进一步研究,尼古拉斯·席夫博士说,他是使用脑刺激恢复意识领域的先驱,他进行了 2007 年的研究。“这很有趣,这是一个有趣的可能,”席夫说,他是威尔康奈尔医学院的神经科学家。

加州大学洛杉矶分校的手术使用了一种实验性设备,大约茶杯碟子大小,将超声波聚焦在丘脑上,丘脑是大脑中心两个核桃大小的球状物,是信息流的关键枢纽,有助于调节意识和睡眠。

“我们找到了一种方法来启动这些回路,使其恢复工作,”该研究的主要作者、加州大学洛杉矶分校研究认知和意识的心理学家和神经科学家马丁·M·蒙蒂说。他撰写了一份案例研究,该研究以致编辑的信件形式在线发表在《脑刺激杂志》上。

严重的脑损伤

启动大脑的人是布拉德利·克里汉。

克里汉是一位应届大学毕业生,去年二月离开圣莫尼卡的酒吧时被一辆汽车撞倒。他的头部撞到路面时遭受了严重的脑损伤。“我可能喝得有点多,没注意看路,”他说,尽管他仍然不记得事故或随后的几周。

克里汉取出了一部分颅骨以减轻压力,并被置于药物诱导的昏迷状态,以便让他的大脑愈合。他的父亲迈克尔·克里汉说,医生试图在约一周后唤醒他,但效果不佳,因此他被送回昏迷状态又一周。当他从昏迷中醒来时,他仍然反应迟钝:他可以伸手去拿物体,做一些小的自发运动,并且像睡觉和醒来一样睁开和闭上眼睛,但几乎没有理解力,也没有沟通能力。

“他正在康复,但没有人能肯定康复会如何进行,”迈克尔·克里汉说。“他们告诉我们预计住院五到六个月。”

布拉德利·克里汉对从昏迷中醒来的记忆很少。“我的大脑运转得不够好,以至于无法感到困惑,”他说。“我感觉到头骨上有凹痕,想知道我在哪里。我不害怕,只是昏昏欲睡。”

实验性治疗包括大约五分钟的超声波脉冲,目标是丘脑;医生使用 MRI 精确引导声束。蒙蒂说,治疗一天后,克里汉开始认出物体,试图使用勺子,并且可以按指令眨眼。三天后,克里汉理解了问题,并且可以可靠地示意是和否。

“我离开时,他甚至和我碰了拳头,”蒙蒂说。“他已经出现了意识。”

克里汉的康复迅速而顺利。他在四个月后出院,比任何人预期的都快。“当我离开时,护士们说,‘哇,你已经要走了?’”克里汉说。

他已经完成了物理治疗和职业治疗,现在正在努力加强记忆力。他正在开车、去健身房、申请工作,并希望很快进入就业市场。

蒙蒂警告说,克里汉康复的原因尚不清楚。

“我们可能非常非常幸运,在我们进行手术时,他恰好自发地康复了,”蒙蒂说。“可能他无论如何都会康复,而我们的刺激没有任何作用。”

克里汉的看法是:“我知道我很幸运。”

他说,他最喜欢的加州大学分校不再是他的母校圣克鲁斯分校,而是加州大学洛杉矶分校。

一个困难的领域

对“意识障碍”的研究进展缓慢,原因有几个——首先是对人类基本意识的运作方式缺乏了解。

医生们也对脑损伤的不可预测性感到沮丧;一位严重受伤的患者可能会自发地从昏迷中醒来相对完好无损,而另一些患者则在植物人状态中徘徊多年,有时甚至几十年。还有一些人仍然处于微意识状态;他们表现出一些意识,可能能够微笑、哭泣,甚至做出是或否的反应,但无法独立生活。

更复杂的是:确定一个人的意识水平可能具有挑战性,因为意识发作可能是短暂的。

蒙蒂、神经科学家阿德里安·欧文和其他同事在 2010 年发表了一份报告,发现植物人状态和微意识状态患者的大脑活动看起来都很健康。但专家们仍在争论这些患者的意识程度。

针对两种被认为有助于康复的药物进行了大规模试验。其中一种是睡眠辅助药物唑吡地姆,以品牌名称安必恩销售——但矛盾的是,它已被证明可以增强某些植物人患者的大脑活动。已经有一些令人惊叹的安必恩故事——人们在沉默多年后醒来说“你好,妈妈”——但一项针对 60 名意识受损患者的研究未能显示该药物有任何显着改善。

另一种影响多巴胺水平的药物金刚烷胺,在一项针对 184 名意识受损患者的试验中被证明可以加速康复

研究人员表示,很难获得资金来研究更雄心勃勃的治疗方法,例如植入电极以刺激大脑。他们还表示,纳入那些处于微意识或植物人状态多年且不太可能自发康复的患者也至关重要。克里汉在受伤后仅 19 天就接受了治疗。

康奈尔大学神经科学家席夫及其同事上个月发表了一份报告,介绍了第二位通过植入电极接受丘脑脑刺激的患者:一名 44 岁男性,他在遭受创伤性脑损伤后处于微意识状态 21 年。这位患者没有表现出席夫的第一位患者所表现出的行为改善,但科学家们能够检测到睡眠和觉醒周期的系统性变化,表明尽管患者的损伤严重且持续时间长,但患者的大脑确实对治疗做出了反应,席夫说。

但这只是一个案例研究,而不是全面的临床试验。席夫估计,对他技术进行大规模研究将耗资 1000 万至 1200 万美元。“说实话,当我们去找联邦机构时,人们不想为此付费,”他说。

他说,一些矛盾心理可能源于这样一个事实,即即使治疗恢复了一些意识,患者仍然可能严重受损并卧床不起。据估计,仅在美国就有超过 10 万名患者被困在微意识状态;这些患者通常被视为几乎已死,他们的家人被敦促撤回生命支持并捐献器官。

然而,席夫和蒙蒂认为,即使恢复一些意识,也可以极大地提高患者、他们的家人和护理人员的生活质量。

“你能想象吗,”蒙蒂说,“一位母亲甚至不知道她的儿子是否能听到她说话?”

加州大学洛杉矶分校案例中使用的超声波设备由加州大学洛杉矶分校精神病学教授亚历山大·比斯特里茨基博士开发,他负责该校的焦虑症项目。他开发该设备是作为一种潜在的治疗焦虑症和其他脑部疾病(如癫痫、阿尔茨海默病和帕金森病)的方法,也是作为一种研究工具来探索健康大脑的运作方式。

比斯特里茨基创立了一家名为 Brainsonix 的私营初创公司,以便进一步开发该设备并将其推向市场。他捐赠了该设备的使用权,但由于他作为该设备的制造商的身份,加州大学洛杉矶分校不允许他积极参与这项研究。

“我从门后偷看,”他说。

蒙蒂说,这种便携式设备将大大降低进行脑刺激试验的成本。

“任何人都可以接受这种治疗,”他说。“他们没有什么可失去的。”

STAT 许可转载。本文最初发表于 2016 年 8 月 24 日

Usha Lee McFarling 是普利策奖获奖科学和医学作家,常驻洛杉矶。

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