Veel ernstig door hersens gewonde patiënten kunnen nauwkeurig communiceren

Onderzoekers van NewYork-Presbyterian / Weill Cornell slaagden erin bewijs te leveren dat een patiënt met een ernstig hersenletsel op zijn eigen manier accuraat kon communiceren door complexe machine-learning technieken te gebruiken om herhaalde geavanceerde hersenscans te ontcijferen. De studie gepubliceerd in het nummer van deze week van de Archives of Neurology, toont de moeilijkheid om te bepalen of een patiënt in staat is om te communiceren met alleen gemeten hersenactiviteit, zelfs als ze in staat zijn om betrouwbare patronen van hersenactivatie te genereren in reactie op geïnstrueerde opdrachten.
Volgens de onderzoekers produceren patiënten in een amper bewuste toestand, of patiënten met een locked-in-syndroom, dat wil zeggen die een normale cognitieve functie hebben maar met ernstige motorische beperkingen, die bevelen kunnen volgen maar nog geen motorische respons hebben, geen duidelijk interpreteerbare communicatie met behulp van de dezelfde patronen van hersenactiviteit.
De onderzoekers stellen dat, hoewel minder verfijnde methoden succesvol zijn gebleken, hun nieuwe aanpak belangrijke nieuwe inzichten biedt in de hersenfunctie en het bewustzijnsniveau, terwijl ze mechanismen van variatie in hersenactiviteit identificeren die de cognitieve functie na een blessure ondersteunen.
Dr. Nicholas D. Schiff, hoogleraar neurologie en neurowetenschappen en hoogleraar volksgezondheid aan het Weill Cornel Medical College, en een neuroloog bij NewYork-Presbyterian Hospital / Weill Cornell Medical Center legt uit:

"In deze studies hebben we eerdere gepubliceerde gegevens die een poging tot communicatie met alleen hersenactivaties alleen al lieten zien, die blijkbaar mislukten, maar die niettemin een duidelijke poging waren om een ??reactie te genereren, opnieuw geanalyseerd. Belangrijk is dat de heranalyse met nieuwe, meer gevoelige methoden bewijs levert dat het probleem met communicatie kan een weerspiegeling zijn van een mismatch van onze verwachtingen bij het ontwerpen van de beoordeling, in plaats van een fout van het onderwerp in een poging om accuraat met ons te communiceren. "

De vooraanstaande onderzoeker, Jonathan Bardin, een vierdejaars neurowetenschappen afgestudeerde student aan het Weill Cornell Medical College, zegt:

"Ons onderzoek laat zien dat multivariate, machine-learning methoden nuttig kunnen zijn bij het bepalen of patiënten proberen te communiceren, met name wanneer ze worden toegepast op gegevens die al een signaal in univariate, meer standaard analysemethoden vertonen. Het is onze klinische en ethische absoluut noodzakelijk om zoveel mogelijk te leren over hun vermogen om te communiceren. "Een eenvoudig examen aan het bed is niet goed genoeg."

Dr. Schiff voegt toe:

"We hebben een reeks methoden nodig die zowel krachtig als eenvoudig zijn, en we zijn er nog niet, zoals deze studie aantoont." We gebruiken vrij complexe taken om misschien maar een paar van de vele patiënten te detecteren die bewust zijn. "

Variërende vermogens bij patiënten

In een voortzetting van de NewYork-Presbyteriaanse / Weill Cornell-studie beoordeelden de onderzoekers methoden waarmee fMRI communicatielijnen met patiënten met hersenletsel kan opzetten om hun pijnniveaus te schatten en om andere klinische parameters te begrijpen, en ook of ze al dan niet konden profiteren van revalidatie die de zorg en kwaliteit van leven zou verbeteren.
De studie volgt specifiek op een eerdere studie in het tijdschrift Hersenen afgelopen februari, waaruit bleek dat bevindingen van het gebruik van fMRI om bewustzijn te detecteren bij zes amper bewuste of ingesloten patiënten resulteerden in brede en grotendeels onvoorspelbare verschillen in het vermogen van de patiënt om te reageren op een eenvoudige opdracht, zoals "stel je voor zwemmen - nu hou op".
Hetzelfde commando werd vervolgens gebruikt om eenvoudige ja / nee- of meerkeuzevragen te beantwoorden en de variatie werd duidelijk in vergelijking met het vermogen van het bed om te communiceren met behulp van stem of gebaren.
Terwijl sommige patiënten die niet konden communiceren met gebaren of stem, de mentale tests niet konden uitvoeren, konden anderen die niet konden communiceren met gebaren of stem soms reageren op de vragen van de onderzoekers door middel van mentale beelden.
Interessant is dat sommige patiënten die in staat waren om te communiceren met gebaren of stem, de mentale taken niet konden uitvoeren.
Volgens de onderzoekers duiden deze bevindingen erop dat er momenteel geen examens beschikbaar zijn die precies kunnen beoordelen of sommige ernstig hersenletsel individuen op een hoger niveau functioneren.
Commentaar op de bevindingen Dr. Schiff zegt:

"Er zijn mensen wiens persoonlijke autonomie verkort is omdat ze geen goed motorkanaal hebben om zich te uiten ondanks, in sommige gevallen, een heldere geest en meningen en verlangens over zichzelf en de wereld. Niet alle minimaal bewuste patiënten zijn hetzelfde en niet alle patiënten met locked-in-syndroom zijn hetzelfde. "

Methoden moeten gevoelig en flexibel zijn

De grootste nieuwe bevinding is een herinterpretatie van de waarnemingen bij een 25-jarige patiënt, die de enige was van zes patiënten die fmri-signalen konden gebruiken voor communicatie in het eerdere onderzoek. Haar resultaten waren verwarrend, omdat het erop leek dat ze consequent reageerde op het antwoord dat direct na het juiste antwoord lag.
Bardin opmerkingen:

"Het wordt vaak gezien bij patiënten zoals deze - ze had een beroerte die haar hersenen beschadigde - dat er een cognitieve vertraging kan zijn in een deel van de hersenen. FMRI is een uitlezing van de bloedstroom in plaats van daadwerkelijke neurale activiteit, dus deze vertragingen kan worden veroorzaakt door een onderbreking van de bloedstroom als gevolg van schade of kan alleen maar betekenen dat ze langzamer aan het probleem werken en het antwoord ziet er verkeerd uit omdat het in de volgende responsperiode wordt gegeven. "

Om een ??beter inzicht te krijgen, gebruikte Bardin een nieuwere techniek die was ontwikkeld op basis van onderzoek naar computerleren, om een ??computer de opdracht te geven om de meerdere fMRI-scans van de patiënt te beoordelen nadat ze de twee vragen verschillende keren had beantwoord.Deze multivariate methode gebruikte dezelfde gegevens als in de eerste studie, die net als de vaak gebruikte "univariate" evaluatie specifiek de hersenfunctie van het aanvullend motorgebied (SMA) onderzoekt, die actief is wanneer gezonde individuen zich voorstellen iets te doen, echter, de multivariate evaluatie onderzoekt of een deel van de hersenen een patroon van activiteit vertoont dat consistent is van de ene scan naar de volgende.
Barding legt uit:

"Wanneer er aanzienlijke schade aan de hersenen is, kan deze zichzelf opnieuw bedraden, zodat functies die geassocieerd zijn met SMA ergens anders kunnen worden verwerkt."

Ze ontdekten met behulp van deze complexe benadering dat de patiënt inderdaad consistent geprobeerd had om antwoorden op beide vragen te communiceren, maar met een vertraagde snelheid, hoewel ze benadrukken dat een methode voor het analyseren van fMRI-scans niet de voorkeur heeft boven de andere voor alle patiënten. Ze benadrukken dat univariate methoden altijd eerst moeten worden uitgevoerd, omdat multivariate benaderingen in het bijzonder geluidgevoelig kunnen zijn, wat kan leiden tot valse positieven als ze op zichzelf worden gebruikt.
Ze blijven zeggen dat als een signaal wordt onthuld met behulp van de standaardbenadering, artsen de multivariate methode kunnen gebruiken om een ??beter begrip te krijgen en misschien de reactie van een patiënt kunnen identificeren wanneer de univariate resultaten dubbelzinnig zijn.
Barding opmerkingen:

"We hebben al deze dingen gedaan om simpelweg te laten zien dat we denken dat deze patiënt probeerde te communiceren.U moet heel voorzichtig zijn in uw gegevensanalyse voordat u iets zegt over wat een patiënt wel of niet kan doen."

Dr. Schiff voegt toe:

"Rigide experimentele paradigma's zoals die in het veld worden gebruikt, kunnen heel goed belangrijke informatie over deze patiënten missen, dit is allemaal buitengewoon complex en rommelig, maar we mogen verwachten dat, gezien de verwondingen die sommige van onze patiënten hebben, hun cognitieve vaardigheden erg moeilijk zijn detecteer gedrag of door simplistische tests of scans. "

Geschreven door Petra Rattue