211service.com
Waarom werd Terry Wallis wakker na 19 jaar in bed?
In 2003, 19 jaar nadat een auto-ongeluk hem minimaal bij bewustzijn had achtergelaten, begon de 39-jarige Terry Wallis spontaan te praten. Nu hebben onderzoekers met behulp van gespecialiseerde MRI-scans de hersenen van Wallis onderzocht en opmerkelijke veranderingen in zijn witte stof gevonden. De bevindingen zouden wetenschappers ooit kunnen helpen begrijpen wat er in de hersenen van minimaal bewuste patiënten gebeurt en hoe nieuwe interventies hen weer volledig bewust kunnen maken.
Diffusie tensorbeelden van een brein bij de eerste scan (links) en 18 maanden later (rechts). Kleur geeft de richting van de vezels van de witte stof aan, bijvoorbeeld groen voor anterieure-posterieure vezelbanen. Een groot rood gebied in de tweede scan (pijl) laat zien wat wetenschappers denken dat de groei is van nieuwe neurale processen in een deel van de hersenen dat beweging regelt. (Credit: Weill Cornell Citigroup Biomedical Imaging Center/Henning U. Voss.)
Minimaal bewustzijn is niet ongewoon na een ernstig hersenletsel, waarbij ten minste 25.000 mensen in de Verenigde Staten zijn getroffen. Maar in tegenstelling tot een coma, die gewoonlijk slechts enkele weken na een ongeval duurt, kan een toestand van minimaal bewustzijn maanden of jaren aanhouden. Patiënten zijn zich voor het grootste deel niet bewust van hun omgeving en kunnen niet communiceren, maar ze kunnen af en toe woorden uiten, naar voorwerpen grijpen of vragen beantwoorden. (Deze toestand verschilt van de vegetatieve toestand, die ook maanden of jaren kan duren, maar niet wordt gekenmerkt door een dergelijk intermitterend bewustzijn.)
Wetenschappers weten heel weinig over wat er in de hersenen gebeurt tijdens zulke lange perioden van verminderd bewustzijn. Zowel menselijk als dierlijk onderzoek in de afgelopen jaren heeft aangetoond dat het volwassen brein enig vermogen heeft tot zelfherstel. Patiënten met een beroerte, bijvoorbeeld, kunnen soms de spraak- of motorfunctie herstellen als neurale paden in de hersenen reorganiseren om te compenseren voor gewonde gebieden. En sommige patiënten komen na maanden of zelfs jaren weer bij bewustzijn, zoals in het opmerkelijke geval van Wallis. Maar artsen weten nog niet hoe ze kunnen voorspellen wie er beter zal worden, en er zijn maar weinig behandelingen om de aangeboren reorganisatie te stimuleren. Nieuwe beeldvormingstechnieken voor de hersenen, zoals die worden gebruikt om de scans van de hersenen van Wallis te maken, kunnen daar verandering in brengen.
Wallis' herstel begon met één woord, mam. Hoewel dergelijke uitingen niet onbekend zijn bij patiënten die minimaal bij bewustzijn zijn, waren zijn artsen en familie verrast toen zijn spraak steeds beter werd. Om te proberen de bron van Wallis' zeldzame terugkeer naar het bewustzijn te achterhalen, heeft een team onder leiding van neuroloog Nicholas schip , van het Weill Medical College van de Cornell University in New York, een nieuwe variant van magnetische resonantiebeeldvorming gebruikt, diffusie tensorbeeldvorming (DTI) genaamd. Deze techniek kan wetenschappers een gedetailleerd beeld geven van de vezelkanalen van de hersenen - de neurale processen die berichten doorgeven tussen verschillende delen van de hersenen. (Zie TR10: Diffusion Tensor Imaging, maart/april 2006.) Het was nog nooit eerder gebruikt om een minimaal bij bewustzijn zijnde patiënt te onderzoeken.
De eerste DTI-scan, opgenomen acht maanden na zijn eerste woorden, toonde aan dat Wallis ernstige hersenbeschadiging had. Vergeleken met de hersenen van 20 normale proefpersonen, vertoonden zowel de algehele structuur als de neurale vezels van zijn hersenen ernstige degeneratie. Dat op zich is al een belangrijk stuk kennis - dat hij zoveel blessures zou kunnen hebben en jaren later nog steeds dit soort herstel heeft, zegt Schiff.
Maar wetenschappers ontdekten ook dat een groot gebied in de achterkant van zijn hersenen meer vezels leek te hebben dan normaal, allemaal in dezelfde richting georiënteerd - wat erop wijst dat er nieuwe paden waren ontsproten om verschillende hersenstructuren met elkaar te verbinden. Dit ongebruikelijke patroon omvatte een deel van de hersenen dat bekend staat als de precuneus, dat zeer actief is tijdens bewuste waakzaamheid maar minder actief tijdens slaap of anesthesie, zegt Steven Laureys , een neuroloog aan de Universiteit van Luik in België.
Achttien maanden na de eerste scan was Wallis nog meer verbeterd - hij kon zijn eerder verlamde onderste ledematen bewegen, een herstel dat net zo onverwacht was als het herstellen van spraak, zegt Schiff. Toen de onderzoekers zijn hersenen een tweede keer in beeld brachten, ontdekten ze dat het ongebruikelijke gebied achterin was genormaliseerd, terwijl een ander gebied, in een gebied dat beweging reguleert, meer verbonden leek te zijn geworden. De bevindingen zijn deze week gepubliceerd in The Journal of Clinical Investigation .
De onderzoekers theoretiseren dat de veranderingen die ze in de hersenbeelden zagen, overeenkomen met de groei van nieuwe neuronale verbindingen. Deze groei kan leiden tot herstel van verschillende functies, zoals taal en beweging. Waarom kwam hij tevoorschijn? Niemand van ons kan dit beantwoorden, zegt Joy Hirsch , een neurowetenschapper aan de Columbia University die niet betrokken was bij de huidige studie, maar samenwerkt met de onderzoekers aan andere projecten. Maar het suggereert een biologische onderbouwing van herstel.
Jacobus Bernat, een neuroloog aan de Dartmouth Medical School in Hanover, NH, waarschuwt voor het trekken van een te brede conclusie uit het herstel van Wallis: mensen hebben de neiging om in een toestand van minimaal bewustzijn te komen nadat ze diffuus letsel aan de neurale processen in de hersenen hebben opgelopen in plaats van massale dood van de neurale cellen zelf en dergelijke verwondingen kunnen gemakkelijker te herstellen zijn. Maar hij zegt dat het feit dat de motorische verbeteringen van Wallis correleren met een neurale verandering in een hersengebied dat beweging regelt, bijzonder opwindend is. We moeten uitzoeken hoe vaak het gebeurt en waarom het gebeurt, zegt Bernat.
Natuurlijk is het in elk geval moeilijk om uit dit ene buitengewone geval te extrapoleren. Niemand weet hoe de hersenen van Wallis eruit zagen voor het ongeluk of voordat hij weer begon te praten. En het is onduidelijk waarom deze specifieke delen van de hersenen konden regenereren, of hoe de specifieke groeipatronen Wallis hielpen herstellen. Maar de bevindingen benadrukken wel hoe belangrijk het is om minimaal bewuste patiënten te bestuderen. Ik denk dat dit artikel als een baken dient - het suggereert dat er mechanismen zijn om in het bewustzijn te komen, zelfs als we ze niet begrijpen, zegt Hirsch. Dit is een zeer hoopgevend teken voor een veld dat niet veel aandacht heeft gekregen van de medische en wetenschappelijke wereld.
Laureys, die een commentaar bij het artikel schreef, voegt eraan toe dat hij hoopt dat de bevindingen het gevoel van hopeloosheid zullen veranderen dat veel artsen voelen over minimaal bewuste of vegetatieve patiënten. Hoewel artsen weten dat de hersenen zichzelf kunnen reorganiseren door gedurende het hele leven nieuwe neurale verbindingen te vormen (een fenomeen dat neuroplasticiteit wordt genoemd), zegt Laureys dat ze eerder dachten dat dit proces snel na een blessure opraakte. Maar hij hoopt dat deze zaak hen aanzet tot heroverweging. Na vele jaren is er nog steeds veel plasticiteit met zeer significante klinische gevolgen, zegt hij.
Uiteindelijk hopen artsen specifieke signalen in de hersenen te vinden die voorspellen welke patiënten beter worden. Ze hopen ook gerichte behandelingen te ontwikkelen die dat proces kunnen helpen. Maar we kunnen die vragen niet beantwoorden zonder goede controlestudies, zegt Hirsch.
De Cornell-onderzoekers hopen nu een groter aantal mensen in de minimaal bewuste staat te bestuderen om te proberen een meer systematisch beeld te krijgen van de mechanismen die ten grondslag liggen aan herstel.