Modern parallel gevonden in beroemd geval in 1848 van de mens met hersenletsel

Phineas Gage's wonderbaarlijke overleving na een explosie dreef een staaf van 13-pond, 3-foot-7-inch in zijn linkerwang en uit zijn kruin in 1848 maakte hem de meest beroemde geval in de geschiedenis van de neurowetenschappen op basis van zijn overleving van dit gruwelijke ongeval, waarbij het grootste deel van zijn linker frontale kwab vernietigd werd, maar ook vanwege de impact die zijn diepe verwonding had op zijn persoonlijkheid en gedrag.
Volgens zijn vrienden veranderde Gage van een goedmoedige 25-jarige in een persoon die onfatsoenlijk en respectloos was, een persoon die 'niet langer Gage' was.
Sinds het ongeluk van Gage hebben talloze wetenschappers bestudeerd en gepleit over de exacte locatie en mate van schade aan de hersenschors van Gage en het daaropvolgende effect op zijn persoonlijkheid.
Onderzoekers van de UCLA hebben nu voor het eerst een meer uitgebreid onderzoek van de hersenen van Gage uitgevoerd door gegevens over hersenafbeeldingen te gebruiken die de wetenschap voor een decennium heeft verloren.
Een studie in PLoS One beschrijft de schade aan de witte stof "paden" die verschillende delen van de hersenen verbinden. Jack Van Horn, een assistent-professor in de neurologie van de UCLA, en zijn team ontdekten dat de staaf ongeveer 4% van de cerebrale cortex van Gage doorsneed en meer dan 10% van zijn totale witte stof beschadigde. De passage van de staaf veroorzaakte wijdverspreide schade door Gage's hersenen, wat waarschijnlijk een van de belangrijkste redenen is voor het veranderde gedrag van Gage.
De myelineschede is een isolerende laag gemaakt van proteïne en vetachtige substanties die zich vormen rond de zenuwen van de hersenen en zorgt voor een snelle en efficiënte overdracht van impulsen langs de zenuwcellen. Als myeline beschadigd is, vertragen de impulsen en kunnen deze leiden tot disfunctie en ziekte. Aangezien de witte stof en zijn myelineschede miljarden neuronen verbinden die redeneringen en geheugen mogelijk maken, belicht het onderzoeken van het brein van Gage niet alleen het mysterie rondom hem, maar zal het uiteindelijk ook resulteren in een beter begrip van meerdere hersenstoornissen die gedeeltelijk worden veroorzaakt door soortgelijke schade aan deze verbindingen.
Van Horn, lid van het UCLA Laboratory of Neuro Imaging (LONI), een ambitieuze gezamenlijke inspanning met het Massachusetts General Hospital en de National Institutes of Health, verklaarde:

"Wat we ontdekten was een aanzienlijk verlies van witte stof die de linker frontale gebieden en de rest van de hersenen verbond.We suggereren dat de verstoring van het 'netwerk' van de hersenen dit aanzienlijk heeft aangetast. Dit kan een nog grotere impact hebben gehad op Mr. Gage dan de schade aan de cortex alleen in termen van zijn vermeende persoonlijkheidsverandering. '

LONI brengt miljarden microscopische links in kaart tussen elk van de 100 miljard neuronen van de hersenen, het zogenaamde 'connectome'. Het in kaart brengen van de fysieke bedrading van de hersenen zal uiteindelijk antwoorden opleveren in termen van de oorzaken van mentale condities die geassocieerd kunnen zijn met het uiteenvallen van deze verbindingen. De onderzoekers waren van mening dat een nieuw onderzoek naar de schade van het brein van Gage een nuttige casestudy zou kunnen zijn voor LONI, naast dat het historisch interessant was.
De 189-jarige schedel van Gage is te zien in het Warren Anatomical Museum van Harvard Medical School. Omdat de schedel nu kwetsbaar is en niet opnieuw aan medische beeldvorming kan worden onderworpen, slaagden de onderzoekers er echter in om de laatste bekende beeldgegevens van 2001 op te sporen die al meer dan tien jaar verloren waren gegaan. Ze herstelden de computertomografische gegevensbestanden en konden de scans reconstrueren in de hoogst mogelijke resolutie om de schedel van Gage te modelleren. Vervolgens gebruikten ze geavanceerde computermethoden om het precieze pad van de staaf te modelleren en te bepalen terwijl het door de schedel van Gage schoot.

Gezien het feit dat het oorspronkelijke hersenweefsel duidelijk lang verdwenen was, gebruikten de onderzoekers moderne hersenbeelden van overeenkomende mannen in termen van de leeftijd van Gage en het feit dat hij rechtshandig was, ervan uitgaande dat ze een vergelijkbare anatomie hadden als Gage, vóór positionering van een composiet van deze 110 beelden in de virtuele schedel van Gage met behulp van computersoftware.
Van Horn ontdekte dat bijna 11% van Gage's witte stof en 4% van zijn cortex beschadigd waren, zeggende:

"Ons werk illustreert dat terwijl corticale schade beperkt was tot de linker frontale kwab, de passage van het stampijzer resulteerde in de wijdverspreide onderbreking van connectiviteit van witte materie in zijn hersenen, dus het heeft waarschijnlijk een belangrijke bijdrage geleverd aan de gedragsveranderingen die hij heeft ervaren. verloren waren gegaan tussen de linker frontale, linker temporale en rechtse frontale cortex en de linker limbische structuren van de hersenen, wat waarschijnlijk een aanzienlijke invloed op zijn uitvoerende macht en zijn emotionele functies had. "

Ondanks de verandering in persoonlijkheid van Gage, was hij uiteindelijk in staat om te reizen en een baan als postkoetsbestuurder te vinden voor meerdere jaren in Zuid-Amerika voordat hij stierf in San Francisco, 12 jaar na zijn ongeluk.
Van Horn merkte op dat Gage's hachelijke situatie een moderne parallel heeft.
Hij zei:

"Het uitgebreide verlies van connectiviteit van witte stof, die beide hemisferen beïnvloedde, plus de directe schade door de staaf, die beperkt was tot het linker hersenhelft, is niet anders dan die van moderne patiënten die een traumatisch hersenletsel hebben opgelopen en het is analoog aan bepaalde vormen van degeneratieve ziekten, zoals de ziekte van Alzheimer of frontale temporale dementie, waarbij neurale paden in de frontale kwabben worden afgebroken, waarvan bekend is dat deze leiden tot diepgaande gedragsveranderingen. "

Van Horn verklaarde dat de kwantificering van de veranderingen in de hersenbanen van Gage mogelijk belangrijke inzichten zou kunnen bieden in termen van de klinische beoordeling en uitkomstmonitoring van moderne hersentrauma-patiënten.
Geschreven door Petra Rattue