Sąmonės kėlimas

2003 m. 39 metų Terry Wallis ištarė savo pirmąjį žodį (mama) per 19 metų nuo tada, kai automobilio avarija patyrė sunkų smegenų pažeidimą. Didžiąją ankstesnių dviejų dešimtmečių dalį jis praleido būdoje, kurią neurologai vadina minimaliai sąmoninga, kažkur pilkojoje zonoje tarp komos ir sąmonės. Tačiau kelerius metus prieš pabudimą Walliso šeima pastebėjo, kad jis tapo budresnis ir jautresnis, kartais linkčioja, niurzga ar net verkia, kol vieną dieną jis spontaniškai pradėjo kalbėti. Nors Wallisas vis dar turi rimtų atminties ir judėjimo sutrikimų, jis ir toliau daro didelę naudą.

Niekas nežino, kas paskatino Wallisą sugrįžti į bundantį pasaulį. Tačiau neurologas Nicholas Schiffas pasiryžęs tai išsiaiškinti. Niujorko Weill Cornell medicinos koledžo mokslininkas Schiffas yra vienas iš nedaugelio mokslininkų, tyrinėjančių tokius žmones kaip Wallis, pacientus, kurie mėnesius ar metus praleidžia, atrodo, nežino apie išorinį pasaulį ir negali bendrauti. Naudodamas naujus smegenų vaizdavimo metodus, Schiffas tikisi geriau suprasti sudėtingą sąmonės prigimtį ir rasti būdų, kaip padėti gydyti tūkstančius pacientų, kenčiančių nuo sunkių sąmonės sutrikimų.

Ši istorija buvo mūsų 2007 m. sausio mėn. numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Praėjus aštuoniems mėnesiams po pirmųjų Walliso žodžių, Schiffas ir jo bendradarbiai pradėjo fotografuoti Wallis smegenis naudodami naują metodą, kuris gali sukurti išsamius smegenų nervinių skaidulų žemėlapius. Tai, ką jie rado, juos nustebino. Per ateinančius pusantrų metų tyrėjų vaizdai, atrodo, parodė, kad Wallis smegenys iš dalies pasveiko pačios. Bet kaip? O kas paskatino gijimo procesą?

Per pastaruosius kelis dešimtmečius patobulintos medicinos technologijos padėjo išgyventi daugiau žmonių po smegenų sužalojimų, tačiau daugelis jų liko akivaizdžiai nuolat sutrikusios sąmonės būsenos. Iškart po sunkaus smegenų sužalojimo pacientas dažnai patenka į komą – sąmonės netekimo periodą, kuris paprastai trunka kelias dienas arba daugiausiai savaites. Tie, kurie išgyvena, nebūtinai pabunda; vietoj to jie gali pereiti į vegetacinę būseną arba minimaliai sąmoningą būseną (MCS), kuri gali trukti metus. Nors sunku nustatyti, kiek mažai sąmoningų pacientų yra Jungtinėse Valstijose (MCS kaip diagnostikos kategorija buvo pristatyta tik 2002 m.), kai kuriais skaičiavimais, šis skaičius siekia 25 000 ar daugiau – apie 10 kartų daugiau nei vegetuojančių pacientų. (Šias dvi sąlygas gali būti sunku atskirti net neurologams. Vegetatyviniai pacientai apibrėžiami kaip visiškai nežinantys savo aplinkos, o pacientai, kurie yra minimaliai sąmoningi, kartais gali juoktis ar verkti, siekti daiktų ar net atsakyti į paprastus klausimus. .)

Skirtingai nei Wallis, dauguma pacientų, kurie metus praleidžia minimaliai sąmoningi, niekada nepabunda. Laikui bėgant, sveikimo perspektyvos mažėja, todėl daugelis gydytojų taiko tam tikrą terapinį nihilizmą tiems, kurie nuolat be sąmonės, darydami prielaidą, kad jų atvejai yra beviltiški, sako Lježo universiteto Belgijoje neurologas Stevenas Laureysas. MCS pacientai turi nedaug gydymo galimybių, o dauguma jų negauna griežto ilgalaikio stebėjimo ar intensyvios reabilitacijos. Pavyzdžiui, Wallis neturėjo neurologo, o per 19 metų pertrauką nuo sąmonės nebuvo surinkta daug ligos istorijos.

Tačiau naujausi Schiff ir kitų laboratorijų tyrimai parodė, kad bent kai kurie iš šių, atrodytų, nieko nežinančių pacientų turi stulbinamai aukštą smegenų veiklos lygį, psichiškai reaguoja į pasakojimus ir komandas taip, kaip sveiko žmogaus. Schiff ir kiti, tiriantys minimaliai sąmoningus pacientus, stengiasi juos atskirti nuo tokių pacientų, kaip Terri Schiavo, kuri 2005 m. sulaukė šalies žiniasklaidos dėmesio. Schiavo buvo vegetacinės būsenos, į kurią ji pateko po to, kai dėl deguonies trūkumo smarkiai išplito smegenų ląstelių mirtis. Kita vertus, kai smegenų sužalojimą sukelia trauma, pažeidimas dažnai apsiriboja nervinėmis skaidulomis, jungiančiomis skirtingas smegenų dalis, o kai kurios nervinės grandinės gali likti nepažeistos. Tarp šių pacientų nauji vaizdo tyrimai atskleidžia nuostabų potencialą atkurti normalią smegenų veiklą.

Išvados suteikia vilties grupei žmonių, kurių didžiąja dalimi atsisakė medikų bendruomenės. Schiffas ir kiti stengiasi sujungti struktūrinius ar funkcinius pokyčius, leidžiančius kai kuriems MCS pacientams pabusti; galiausiai mokslininkai tikisi sukurti gydymo būdus, kurie galėtų paskatinti tuos pokyčius kituose. Tuo pačiu metu jie atveria langą į paslėptą pasaulį. Sąmonė yra subjektyvi, pirmojo asmens patirtis, sako Laureysas. Labai sudėtinga daryti išvadą apie sąmonės nebuvimą remiantis atsako nebuvimu prie lovos. Gali būti, kad yra vidinis pasaulis, kurio negalime įvertinti.

Psichinis tenisas

1998 m. Niujorko Kolumbijos universiteto medicinos centro neuromokslininkas Joy'us Hirschas atvėrė kelią tyrimams, kuriuose naudojamas funkcinis MRT (fMRT), siekiant įvertinti sąmonės sutrikimą. Matuojant kraujo tekėjimą smegenyse, fMRT gali tiksliai nustatyti sritis, kurios yra aktyvios, kai, pavyzdžiui, žmogus jaučia pyktį arba sprendžia abstrakčią problemą. Hirschas norėjo būdo nustatyti – ir taip apsaugoti – kalbos sritį kūdikiams, kuriems reikėjo smegenų operacijos. Nors daugumoje ankstesnių fMRI tyrimų buvo reikalaujama, kad savanoriai atliktų konkrečias užduotis, tokias kaip skaitymas ar kalbėjimas, kad suaktyvintų atitinkamas smegenų dalis, Hirschas nustatė, kad vien pasakojimo skaitymas kūdikiams gali paskatinti kalboje dalyvaujančią sritį. Ji sako, kad tapo akivaizdu, kad tą patį metodą galima naudoti kognityvinėms funkcijoms patikrinti minimaliai sąmoningiems pacientams.

Toliau tobulinant vaizdo gavimo technologijas, 2005 m. Hirschas ir Schiffas naudojo fMRT, kad ištirtų, kaip du mažiausiai sąmoningi pacientai reagavo į draugų ir šeimos narių pasakojimus. Rezultatai buvo panašūs į tuos, kurie buvo gauti sveikų savanorių. Pasakojimai sukėlė aktyvumą kalbos centruose ir kitose smegenų srityse, o tai rodo, kad tam tikros neuronų grupės liko nepažeistos ir veikė. Pavyzdžiui, kai pacientas klausėsi savo sesers pasakojimų apie savo vaikystę, jo regėjimo sistemos dalys nušvito, o tai rodo, kad jis gali įsivaizduoti tas scenas.

Išvados sukėlė didelį neurologų susidomėjimą, tačiau be tiesioginių pačių tiriamųjų pranešimų buvo sunku tiksliai įvertinti, ką pacientai patyrė. Ar jie buvo įstrigę vienišame psichikos kalėjime, suvokdami išorinį pasaulį, bet negalėdami į jį reaguoti? Ar jie patyrė tik pavienius sąmoningumo momentus? O gal smegenų veikla buvo tiesiog tam tikras pažinimo refleksas, kurį sukelia pažįstamas balsas ir keli įtaigūs žodžiai ar vardai?

2005 m. Adrianas Owenas, medicinos tyrimų tarybos Kembridže (Anglija) neurologas pradėjo eksperimentų seriją šiems klausimams spręsti. Owenas ir jo bendradarbiai sukūrė smegenų vaizdavimo testą, kuris, tikėjosi, parodys, ar kas nors iš tikrųjų žinojo apie savo aplinką. MCS pacientei buvo liepta įsivaizduoti žaidžiantį tenisą, kai išgirdo žodį tenisas, arba įsivaizduoti, kaip eina per savo namus, kai išgirdo žodį namas; tada ji buvo patalpinta į skaitytuvą ir jai buvo duotas garsinis raginimas. Testas buvo skirtas įvertinti trumpalaikę atmintį, nes nurodymai buvo duoti gerokai anksčiau nei raginimai, ir gebėjimą išlaikyti nuolatinį dėmesį, nes pacientui buvo liepta toliau įsivaizduoti sceną, kol bus paprašyta sustoti. Svarbiausia, kad ji buvo sukurta taip, kad reikalautų tyčinių veiksmų.

Jei esate sveikas, įsivaizduodami, kad žaidžiate tenisą ar naršote savo namuose, suaktyvinate tam tikras jūsų smegenų dalis – atitinkamai papildomas motorines sritis, kurios kontroliuoja motorinius atsakus, ir parahipokampo girą, kuri vaidina vaidmenį atmintyje apie scenas. Taigi mokslininkai tiksliai žinojo, ko ieškoti pacientams, kurių sąmonė sutrikusi. Jų tiriamoji buvo 23 metų moteris, kuri po 2005 m. autoavarijos buvo palikta vegetacinėje būsenoje. Tyrimo metu nuo jos avarijos buvo praėję penki mėnesiai, o tai reiškia, kad statistiškai ji turėjo 20 proc. galimybė šiek tiek pasveikti. Ji nerodė jokių išorinių sąmoningumo ženklų.

Testo rezultatai buvo šokiruojantys, netgi įspūdingi, teigiama komentare, pridėtame prie jų publikacijos žurnale Mokslas Paskutinis kritimas. Kai mes jai pažymėjome žodį „tenisas“, jos smegenys suaktyvėjo taip, kad nebūtų galima atskirti nuo sveiko žmogaus, sako Owenas. Tas pats pasakytina ir apie žodį namas. Manome, kad fMRT nedviprasmiškai parodė, kad ji žino, sako jis.

Nors pacientė atitiko visus klinikinius vegetatyvinės būklės reikalavimus, jos fMRT aiškiai parodė, kad smegenys gali gana sudėtingai apdoroti stimulus. Vis dėlto dar neaišku, kokias išvadas galima padaryti iš jos bylos. Mes ištyrėme daugiau nei 60 pacientų Belgijoje ir niekada nematėme aktyvavimo, suderinamo su sąmoningu suvokimu, sako Laureysas. Tikrai manau, kad tai išimtis, bet negaliu pasakyti, ar tai vienas iš tūkstančio, ar vienas iš milijono. Dabar Owenas planuoja atlikti tuos pačius tyrimus su daugiau pacientų, naudodamas fMRT variantą, kuris rodo smegenų atsaką realiu laiku.

Bene labiausiai gluminantis klausimas, kurį iškėlė rezultatai, yra susijęs su paciento psichikos būkle: ar ji tikrai sąmoninga? Tai yra tam tikrų diskusijų dalykas: Owenas mano, kad pacientas žinojo apie save ir aplinką, tačiau kiti neurologai nėra tokie tikri. Niekas nežino, ką ji iš tikrųjų galvojo nuskaitydama, sako Laureys.

Atsakymas gali būti pateiktas su kitu Oweno eksperimentų etapu, skirtu atlikti tai, ką kai kurie laiko geriausiu sąmonės patikrinimu – paklausti žmogaus apie jo proto būseną. Naudodami realaus laiko fMRT, mokslininkai gali užduoti pacientams klausimus ir įvertinti jų atsakymus pagal jų smegenų veiklą. Pavyzdžiui, kadangi mokslininkai žino veiklos modelius, susijusius su įsivaizduojamais teniso žaidimais ir pasivaikščiojimais po namus, jie galėtų liepti savo pacientams galvoti apie tenisą „taip“, o apie ekskursijas po namus – „ne“, tada užduoti dvejetainius klausimus atlikdami smegenų skenavimą.

Kaip ir Schiffo ir Hirscho išvados, Oweno išvados žavi ir kelia nerimą daugiausia dėl to, kad neurologai dar nežino, ką su jais daryti. Ar Oweno tyrinėtos moters smegenų veikla reiškia, kad ji greitai pabus? O kaip kiti pacientai, patyrę panašius sužalojimus? Pavyzdžiui, Schiffas planuoja išsiaiškinti, ar kai kurie jo pacientai, turintys matomų sąmoningumo požymių, gali pakartoti Oweno rezultatus. Spėju, kad kai kurie iš jų sugebės tai padaryti, sako jis.

Sąmonės pažeidimai

Tikriausiai niekada nesužinosime, ar Terry Wallis taip pat turėjo tam tikrą supratimą prieš pabudimą. Tačiau smegenų vaizdavimo tipas, žinomas kaip difuzinis tenzorinis vaizdas (DTI), davė tyrėjams užuominų apie tai, kaip nuo to laiko pasikeitė jo smegenys.

DTI yra MRT variantas, suteikiantis precedento neturintį vaizdą apie smegenų laidų sistemą – ilgas plonas neuronų uodegas, kurios perduoda elektrinius signalus tarp skirtingų regionų. Pirmasis Walliso DTI skenavimas, užfiksuotas praėjus aštuoniems mėnesiams po jo pirmojo žodžio, atskleidė, kad jam buvo rimtas smegenų pažeidimas. Tačiau mokslininkai taip pat atrado galimus požymius, kad tarp smegenų struktūrų atsirado naujų nervinių jungčių. Visų pirma, didelėje smegenų užpakalinėje dalyje buvo daugiau nervinių skaidulų nei įprastai, visi jie buvo nukreipti ta pačia kryptimi. Šių naujų skaidulų apimta sritis apėmė smegenų dalį, vadinamą precuneus, kuri yra labai aktyvi sąmoningo budrumo metu, bet mažiau aktyvi miego ar anestezijos metu.

Aštuoniolika mėnesių po to nuskaitymo Wallis sekėsi dar geriau. Jis galėjo pajudinti savo anksčiau paralyžiuotas kojas, o pagerėjimas buvo toks pat netikėtas, kaip jam atsigauna kalba, sako Schiffas. Kai tyrėjai antrą kartą pavaizdavo jo smegenis, jie nustatė, kad neįprasta nugaros sritis normalizavosi, o judėjimą reguliuojanti sritis atrodė labiau susijusi. Išvados buvo paskelbtos praėjusiais metais Klinikinių tyrimų žurnalas .

Tyrėjai dar negali būti tikri, kad pokyčiai, kuriuos jie matė smegenų vaizduose, tikrai rodo naujų neuronų jungčių augimą, nei kad šie pokyčiai paskatino Wallis pasveikimą. Kodėl jis atsirado? Nė vienas iš mūsų negali į tai atsakyti, sako Hirschas. Tačiau tai rodo biologinį atsigavimo pagrindą.

Smegenų vaizdavimas galiausiai gali būti naudojamas kaip diagnostikos priemonė, padedanti nustatyti tuos, kurie greičiausiai pasveiks. Turime sukurti geresnius būdus modeliuoti ir išmatuoti sąmonės atsiradimą ir surinkti pakankamai duomenų, kad galėtume atlikti statistines prognozes apie atsigavimą, sako Schiffas. Tačiau nustatyti signalinius pokyčius, kurie numato pabudimą, žada būti sunku. Schiffas ir Hirschas, be Wallis, nuskenavo daugiau nei tuziną kitų pacientų, įskaitant kelis pabudusius, ir jie dar nerado konkrečių smegenų veiklos modelių ar pokyčių, kurie galėtų reikšti, kad paciento būklė gerėja. Tačiau jie vis dar žiūri, ar, pavyzdžiui, aktyvūs smegenų tinklo mazgai, ar veikla skirtingose ​​smegenų srityse yra sinchronizuota. Mes galvojame apie pacientus, patyrusius trauminį smegenų pažeidimą, kaip apie pacientus, turinčius sąmonės pažeidimų, sako Hirschas. Ji iškelia hipotezę, kad sąmonė kyla iš ryšių tinklo, o ne konkrečioje smegenų vietoje.

Smegenys nuolat apdoroja informaciją: vaizdai ir garsai įrašomi ir sintetinami skirtingose ​​smegenų dalyse, vėliau susilieja kitose srityse, sukuriant vientisą išorinio pasaulio vaizdą. O ankstyvieji įrodymai rodo ryšį tarp sąmonės ir gebėjimo integruoti informaciją. Tirdamas 60 vegetatyvinės būsenos pacientų, Laureysas nustatė, kad septyni pacientai, kurie vėliau pabudo, atgavo smegenų metabolizmą regionuose, kurie jungia žievę su talamu – smegenų perdavimo centru.

Smegenų sužalojimas gali suplėšyti nervines skaidulas, kurios perduoda pranešimus tarp skirtingų regionų ir trukdo integracijos procesui. Panašiai Schiffas mano, kad nepažeistos grandinės minimaliai sąmoningiems ir vegetuojantiems pacientams gali bendrauti netvarkingai, todėl smegenims sunku derinti sudėtingas užduotis, apimančias kelias smegenų sritis. Schiff sako, kad pacientai, kurių sąmonė sutrikusi, taip pat pasižymi žemu nervinio aktyvumo lygiu; jų smegenys gali susidurti su tam tikra užduotimi, trumpam sukeldamos reagavimo įspūdį, bet tada nutrūksta. Retkarčiais paciento aiškumo akimirkos gali kilti dėl trumpų sinchroninės veiklos spurtų. Kai kurie pacientai gali turėti gebėjimą atsigauti, tačiau tai priklauso nuo grandinės lygio neuronų atsako, kad būtų išlaikyta tokia būsena, kaip normaliai veikia smegenys, sako Schiffas. Emociniai įvykiai, tokie kaip sesers vaikystės prisiminimų aprašymas, gali geriau suaktyvinti šias grandines, o tai gali paaiškinti, kodėl emocinės istorijos sukelia stipriausią atsaką.

Supratimas, kas sukelia sąmonės sutrikimus, galiausiai gali atskleisti didesnį galvosūkį: kas leidžia sveikam žmogui suvokti save ir aplinką? Manau, kad išsamus supratimas apie būtinas ir pakankamas sąlygas sąmonės atkūrimui suteiks nepaprastai svarbių įžvalgų apie pamatinę žmogaus sąmoningos būsenos prigimtį, sako Schiffas.

Apleistas

Žinoma, pagrindinis Schiffo tikslas yra sukelti tokius pabudimus, kaip Terry Wallis, kitiems minimaliai sąmoningiems pacientams. Praėjusį spalį vykusiame neurologijos posėdyje jis pateikė preliminarius įrodymus, kad elektra stimuliuojant talamą, kuris siunčia jutiminę informaciją į smegenų žievę, gali padėti pacientams atgauti sąmonę. Schiffas ir jo komanda panaudojo giliąją smegenų stimuliaciją – terapiją, skirtą Parkinsono ligai gydyti, kai į smegenis implantuojamas elektrodas, kad stimuliuotų talaminius neuronus 38 metų minimaliai sąmoningam pacientui, kuris šešerius metus patyrė sunkią trauminę smegenų traumą. prieš. Jie nustatė, kad kai neuronai buvo stimuliuojami, pacientas buvo labiau reaguojantis ir koordinuotas, netgi galėjo valgyti savarankiškai.

Nors Schiffas nenori kalbėti apie savo grupės išvadas, kol jos nepaskelbtos recenzuojamame dokumente, jis ir kiti neurologai aiškiai dėl jų džiaugiasi. Tai labai įdomus ir svarbus pastebėjimas, sako Dartmuto medicinos mokyklos neurologas Jamesas Bernatas, kuris priduria, kad Schiff rezultatas ypač vertas dėmesio, nes pacientas taip ilgai buvo minimaliai sąmoningas. Ankstesni giliosios smegenų stimuliacijos tyrimai, daugiausia atlikti Japonijoje, apėmė neseniai sužalotus pacientus, kurių būklė vis tiek galėjo pagerėti.

Norėdami įrodyti gilios smegenų stimuliacijos veiksmingumą gydant sąmonės sutrikimus ir nustatyti, kuriems pacientams tai gali padėti, kiti mokslininkai turės pakartoti Schiff sėkmę. Bet tai didelis užsakymas. Tyrimai su minimaliai sąmoningais ir vegetatyviniais pacientais kelia milžiniškų kliūčių – pacientų transportavimo iš ilgalaikės priežiūros įstaigų į vaizdo gavimo laboratorijas logistikos, etinių ir teisinių klausimų, susijusių su žmonių, kurie negali duoti informuoto sutikimo, testavimo, ir techninių iššūkių nuskaityti pacientus, gali judėti nenuspėjamai ir nesugebėti suprasti nurodymų likti vietoje.

Tačiau didžiausia kliūtis didesnėms studijoms yra finansavimas. Terry Wallis yra vienas iš nuostabiausių atkūrimo atvejų, kuriuos Schiffas kada nors matė. Ir vis dėlto jis jį apžiūrėjo vos du kartus: pirmą kartą, kai britų televizijos stotis nuskraidino Wallisą ir jo šeimą iš Arkanzaso į Niujorką, kur Schiffas ir bendradarbiai galėjo nuskaityti jo smegenis; ir tada, kai po 18 mėnesių HBO dokumentinio filmo prodiuseriai sumokėjo Wallis bilietą į Niujorką, kad mokslininkai galėtų įvertinti pokyčius, įvykusius po pirmojo nuskaitymo.

Galima tikėtis, kad kai kurie įdomūs tyrimai su minimaliai sąmoningais pacientais per pastaruosius dvejus metus atneš daugiau pinigų šiai sričiai, tačiau tai dar neįvyko. Lapkričio pradžioje Schiffas sulaukė nuviliančių naujienų: Nacionaliniai sveikatos institutai, pirminė biomedicinos finansavimo agentūra Jungtinėse Valstijose, atsisakė finansuoti didesnius jo ir kitų kuriamų diagnostikos metodų tyrimus. Jis sako, kad nors kai kurie dotacijų apžvalgininkai džiaugiasi naujausiomis išvadomis, kiti nenori leisti pinigų grupei pacientų, kurie, jų nuomone, yra beviltiški. Manau, kad tai rodo diskriminacinį šališkumą šiam pacientų grupei, sako Schiff.

Sąmonės sutrikimus tyrinėjantys neurologai teigia, kad fatalizmas dėl jų pacientų perspektyvų peržengia finansuojančių organizacijų sienas. Pavyzdžiui, Wallis šeima kasmet 19 metų kreipdavosi į neurologą nesėkmingai. O Schiffas sako, kad į jo studijas įtrauktų pacientų šeimos dažnai jam dėkoja, kad apskritai domisi. Jų vienoda patirtis yra ta, kad niekam nerūpi, sako jis. Juos visiškai apleidžia žmonės, kurie kitu atveju būtų jais pasirūpinę.

Jei Schiffas ir kiti teisūs, šioje paliktų pacientų grupėje yra daug žmonių, žinančių savo aplinką. O Wallis pasveikimas yra pavyzdys, kaip kai kurie iš šių pacientų galėtų pagerėti, jei juos būtų galima švelniai sugrąžinti į pilnos sąmonės pasaulį. Kol Wallis uoliai atlieka reabilitacijos pratimus, Schiffas ir toliau atkakliai ieško užuominų, kaip paskatinti tokį pasveikimą kitiems, vis labiau artėdamas prie sąmonės paslapčių supratimo.

Emily Singer yra biotechnologijų ir gyvybės mokslų redaktorė Technologijų apžvalga .

paslėpti