上周,来自加州大学洛杉矶分校(UCLA)的医生和神经科学家们成功利用超声波设备,将一名25岁的脑外伤患者从昏迷中唤醒。这项技术若经大规模测试和研究验证,有望为被称为“植物人”的脑损伤患者带来新的治疗希望。

左图:三维重建患者头部佩戴超声设备。右图:设备作用的横截面,显示患者脑部及作为靶点的丘脑(红色)。
UCLA使用的实验设备大小与茶杯托相当,通过将超声波聚焦于丘脑,向该区域施加刺激信号。丘脑是脑部关键的信息流中枢,参与调节意识与睡眠。电刺激用于恢复脑损伤患者意识的研究思路可追溯至2007年,当时科学家通过植入电极刺激丘脑,成功唤醒了一名仅具微意识的38岁男性,使其恢复部分脑功能。该研究的负责人Nicholas Schiff来自威尔康奈尔医学院,是脑部刺激重建意识的先驱。
9年后,UCLA心理学和神经学专家Martin M. Monti领导了本次研究,与Schiff不同,此次采用非侵入性设备。研究发表于《Brain Stimulation》杂志。Monti表示,他们发现了一种启动脑部电路重建的新方法。患者Bradley Crehan在去年2月遭遇车祸,导致严重脑损伤,切除部分头骨减压后进入医学昏迷状态。一周后尝试唤醒失败,再一周后虽脱离昏迷,但对外界无响应,仅能自发小动作,眼睛可开合,但无理解和沟通能力。
实验治疗包括针对丘脑的5分钟超声波脉冲,通过核磁共振成像(MRI)精确操控。一天治疗后,Crehan已能认知物体、尝试使用勺子,并按要求眨眼。三天后,他能听懂问题并通过姿势表示“是”或“否”。康复迅速平稳,4个月后出院,超出所有人预期。目前Crehan正积极治疗、健身和进行记忆训练,申请工作以开始新生活。
Monti谨慎表示,Crehan康复的原因尚不明确:“我们可能非常幸运地选择了他开始自我康复的时间点启动治疗,也可能他无论如何都会康复,刺激并无作用。”人类对意识的研究和理解仍较匮乏,脑损伤患者的恢复常充满不确定性。一些严重损伤患者可能突然苏醒,而另一些则长期处于植物人状态。微意识状态患者能清醒、哭笑或给出简单反应,但无法自理。意识状态的判定本身也是挑战,因为意识可能短暂出现。
Monti在2010年的研究显示,看似好转的患者脑部活动常处于植物人和微意识交替状态。类似植入电极的激进治疗方案难以开展研究,且患者选择至关重要——理想对象是多年处于微意识或植物人状态、基本无自我康复希望者。但Crehan在受伤后第19天即接受治疗,因此脑部刺激能否真正促进意识恢复仍难定论。康奈尔大学的Schiff在上月发表的研究中,对一名21年间仅具微意识的患者尝试侵入式治疗,虽未观察到行为好转,但检测到大脑对刺激产生反应,不过这只是个案研究而非临床试验。
据不完全统计,美国超过10万患者处于微意识困境,家人常选择放弃并捐献器官。尽管困难重重,Schiff和Monti仍希望帮助脑损伤患者走出昏迷。治疗超声设备由UCLA的Alexander Bystritsky博士研发,最初用于紧张及其他脑部疾病(如癫痫、阿尔茨海默病、帕金森病)的治疗,也可作为研究工具探测健康大脑。Bystritsky博士成立了Brainsonix公司以进一步开发并推广该设备。Monti表示,这款非侵入性便携设备能为脑损伤患者提供低成本治疗。