Diagnozowanie świadomości u pacjentów

Diagnoza stanu pacjentów po
ciężkich urazach mózgu
rola technik neuroobrazowania
dr Marek Binder
Instytut Psychologii
Uniwersytet Jagielloński
Plan wystąpienia
1.
2.
3.
4.
5.
świadomość jako aspekt pracy mózgu
teorie mózgowego podłoża świadomości
podział zaburzeń świadomości
badania strukturalne
badania funkcjonalne
–
–
–
paradygmaty aktywne
paradygmaty pasywne
analizy spektralne EEG
6. podsumowanie
Co to jest świadomość?
• zdolność układu
nerwowego do tworzenia
subiektywnych przeżyć
• dzięki świadomości
jesteśmy w stanie
reprezentować nasze
otoczenie w mózgu, radzić
sobie z nowością,
podejmować decyzje
zależne od bieżącego
kontekstu sytuacyjnego
aspekty świadomości
• przytomność (wakefulness)
– aspekt ilościowy – świadomość jako stan,
poziom pobudzenia
– kontinuum pobudzenia śpiączka – czuwanie
• przeżycia (awareness, consciousness)
– aspekt jakościowy – świadomość czegoś, treści
świadomości
– posiada aspekt subiektywny
– dostęp za pomocą introspekcji
– oba aspekty są względnie niezależne
• świadomość bez przytomności – marzenia senne
• przytomność bez świadomości – stan wegetatywny
4
Świadomość a mózg
• Nadal nie do końca
rozumiemy, w jaki sposób
mózg „wytwarza”
świadomość
– istnieje zgoda co do aspektu
ilościowego – poprzez sieć
rozległych projekcji
wstępujący układ
siatkowaty zlokalizowany
głównie w pniu mózgu oraz
centralnym wzgórzu steruje
wzbudzeniem
kresomózgowia
Mózg a świadomość – aspekt jakościowy
• Jaki typ aktywności mózgowej odpowiada za
powstanie przeżyć świadomych?
– współczesne teorie (np. Tononi, Dehaene i in.) podkreślają
rolę połączeń zwrotnych pomiędzy wzgórzem a korą
mózgową – tzw. pętli wzgórzowo-korowych – jako
możliwego podłoża przeżyć świadomych
– ważną rolę odgrywają również tzw. dalekozasięgowe
połączenia pomiędzy obszarami kory, przede wszystkim
między płatem ciemieniowym i czołowym
teoria Dehaene’a i Changeux (2011)
• Baars (1989): globalna przestrzeń
robocza, zdolna do rozgłaszania swoich
treści do innych (nieświadomych)
procesorów
• Dehaene i Changeux (20011)
globalna neuronalna przestrzeń robocza:
sieć utworzona przez neurony głównie w
korze czołowej, ciemieniowej i zakręcie
obręczy, tworzące dalekozasięgowe
połączenia obejmujące również
połączenia wzgórzowo-korowe
• ta „pozioma” neuronalna przestrzeń
robocza łączy się z wyspecjalizowanymi,
automatycznymi i nieświadomymi
procesorami
Giulio Tononi (2007)
Teoria zintegrowanej informacji
• cecha świadomości 1: bogactwo informacyjne;
repertuar możliwych treści świadomości jest
ogromny (i uwarunkowany złożonością ośrodkowego
układu nerwowego)
• cecha świadomości 2: informacja pojawiająca się w
świadomości ma charakter zintegrowany – treści
świadomości są niepodzielne
• poziom świadomości w systemie fizycznym
odpowiada repertuarowi stanów przyczynowych
(informacja) dostępnych systemowi fizycznemu jako
całości (integracja)
Teoria Tononiego
• najwyższą wartość zdolność integracji
w ludzkim układzie nerwowym posiada
system wzgórzowo-korowy
• obie cechy są konieczne!
– informacja bez integracji – móżdżek (wiele
niezależnych modułów)
– integracja bez informacji – napady
padaczkowe, faza NONREM
(hipersynchronizacja kory, ale mały
repertuar stanów)
Zaburzenia świadomości
(DOC, disorders of consciousness)
• powstają w następstwie ciężkich
uszkodzeń mózgowia
• zaburzenie związku między ilościowym
(poziom pobudzenia, przytomność) a
treściowym (świadomość siebie i
otoczenia) aspektem świadomości
• wysoki poziom pobudzenia niekoniecznie
musi więc iść w parze z zachowaną
zdolnością do świadomych przeżyć
TYPY ZABURZEŃ ŚWIADOMOŚCI
(DOC, disorders of consciousness)
Uszkodzenie mózgu
śpiączka
Stan minimalnej
świadomości (MCS)
wyjście z MCS (EMCS)
Stan wegetatywny (VS)
Zespół apaliczny
Zespół niereaktywnej
przytomności
(unresponsive wakefulnss
syndrome, UWS)
Zespół zamknięcia
Dysocjacja pomiędzy aspektem ilościowym a jakościowym
o
przytomność
przeżycia
Schnakers i in. (2012)
śpiączka (coma)
• powstaje wskutek rozległych uszkodzeń kory mózgowej i istoty
białej, obustronnego uszkodzenia wzgórza lub ogniskowych
uszkodzeń pośrodkowej części nakrywki
• całkowity brak pobudzenia (spontanicznego lub wymuszonego
stymulacją)
• pacjent leży z zamkniętymi oczami, nie reaguje na polecenia nie
porusza się nie mówi
• brak cykli sen-czuwanie w zapisie EEG
• brak świadomości siebie i otoczenia
• ten stan musi trwać co najmniej 1 godzinę (różnicowanie z
omdleniem, wstrząsem mózgu)
• zwykle ustępuje po 2-4 tygodniach
– przechodzi w VS, MCS lub śmierć mózgu
stan wegetatywny (vegetative state)
zespół apaliczny
zespół niereaktywnej przytomności
(unresponsive wakefulness syndrome, UWS)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
właściwie „stan wegetacyjny” – przytomność bez świadomości
obecny rytm snu i czuwania
obecność spontanicznego oddychania, tętna i termoregulacji
reakcje odruchowe na ból (grymasy twarzy, jęk)
śmiech, płacz
mruganie na bodźce zagrażające
odruchy pniowe (rogówkowy, oczno-mózgowy, ocznoprzedsionkowy)
odwracanie głowy w kierunku dźwięku
brak jednoznacznych dowodów na rozumienie mowy, zdolności
komunikacyjne, czy zachowania celowe
stan wegetatywny trwający powyżej miesiąca – przetrwały stan
wegetatywny (persistent vegetative state)
stan wegetatywny trwający dłużej niż 3 mies. przy uszkodzenia
nieurazowe, lub 1 rok przy uszkodzeniach urazowych uznaje się
trwały stan wegetatywny (permanent vegetative state, PVS)
stan minimalnej świadomości
(minimally conscious state)
•
•
•
to rozpoznanie pojawiło się dopiero pod koniec lat 90. w odpowiedzi na
potrzebę opisania stanu pomiędzy VS a pełną świadomością
stan głęboko zmienionej świadomości, w którym można stwierdzić minimalne,
choć ustalone symptomy behawioralne obecności świadomego „ja” lub
świadomości otoczenia
można wskazać przynajmniej jeden marker behawioralny świadomości
–
–
–
–
wykonywanie prostych poleceń
odpowiedzi tak/nie – słowne lub gestykulacyjne
zrozumiała mowa
ruchy lub reakcje emocjonalne powiązane przyczynowo z bodźcami z otoczenia, a
nie spowodowane odruchami
• śmiech, płacz w odpowiedzi na bodźce słowne lub wzrokowe zawierające elementy
emocjonalne
• wokalizacje lub gesty w odpowiedzi na zwroty lub pytania
• sięganie po przedmioty
• dotykanie lub chwytanie przedmiotów w sposób adekwatny do ich rozmiarów i kształtów
• śledzenie wzrokiem lub fiksacja wzroku w reakcji na ruchome lub zwracające uwagę
bodźce
– użycie przedmiotów zgodnie z przeznaczeniem
– spójna komunikacja werbalna
•
•
problem: reakcje świadczące o świadomości występują niesystematycznie
(konieczność wielokrotnych pomiarów)
czynniki utrudniające diagnozę: apraksja, afazja, ślepota
podtypy MCS
• MCS– adekwatne reakcje emocjonalne
– lokalizowanie bodźca bólowego
– śledzenie wzrokowe
• MCS+
– wykonywanie poleceń
• EMCS (wyjście z MCS)
– adekwatna komunikacja i użycie
przedmiotów
syndrom zatrzaśnięcia
(locked-in syndrome)
• całkowity paraliż
• afonia
• zachowana świadomość
• zachowane pionowe ruchy oczu i
mruganie
• brak reakcji werbalnych i ruchowych
może prowadzić do błędnej diagnozy
VS/UWSe
lezja w brzusznej części mostu
zespół splątaniowy
(confusional state)
• towarzyszy wychodzeniu z MCS
–
–
–
–
–
–
powrót komunikacji
dezorientacja, zaburzenia pamięci
podatność na rozproszenie
niepokój
zaburzenia snu
labilność emocjonalna
Zmiana klasyfikacji
zaburzeń świadomości
Laureys, Schiff (2012)
• funkcjonalny LIS – symptomy aktywności wolicjonalnej
widoczne tylko w wynikach obrazowania funkcjonanego
Dominujące uszkodzenia mózgowia w
różnych typach zaburzeń neurologicznych
nazwa
typ uszkodzenia
stan wegetatywny
zespół apaliczny
zespół niereaktywnej
przytomności
rozległe uszkodzenia kory mózgowej i
istoty białej, systemu korowowzgórzowego, względnie
nieuszkodzony pień mózgu
zespół minimalnej świadomości
uszkodzenia korowe, względnie
nieuszkodzony system korowowzgórzowy, nieuszkodzony pień
mózgu
zespół zamknięcia
uszkodzenia brzusznej części mostu
(pień mózgu), kora i system
wzgórzowo-korowy nieuszkodzone
wynik badań post-mortem nie pozwalają jednoznacznie określić jaki był
rodzaj zaburzenia świadomości – poszczególne formy uszkodzeń w
różnym nasileniu występują zarówno u pacjentów VS jak i MCS
Kinney i Samuel (1994), Adams (1999, 2000), Jennett (2001)
model mezoobwodu (mesocircuit)
Schiff (2007): świadomość
jest podtrzymywana przez
zwrotne pętle korowowzgórzowe pomiędzy
centralnym wzgórzem a korą
aktywność centralnego
wzgórza jest hamowana przez
gałkę bladą (część
wewnętrzna)
Giacino, J. T. et al. (2014)
• w przypadku stanu świadomego aktywność gałki bladej jest hamowana
przez prążkowie, które jest pobudzane przez korę czołową
• w sytuacji rozległych uszkodzeń mózgu aktywność pętli wzgórzowokorowej spada i zanika hamowanie gałki bladej przez prążkowie
Glasgow Coma Scale
Skala Śpiączki Glasgow
• punktacja 3-15
• pozwala ocenić głębokość zaburzeń
świadomości
• 3 grupy objawów: otwieranie oczu
(pobudzenie), reakcje werbalne i ruchowe
(świadomość siebie i otoczenia)
JFK Coma Recovery Scale-Revised
Skala Wychodzenia ze Śpiączki
• skala składa się z 23 pozycji, podzielonych na 6 podskal
odnoszących się do różnych funkcji
•
– podskala funkcji słuchowych (m. in. wykonywanie poleceń, lokalizowanie
dźwięków)
– podskala funkcji wzrokowych (m.in. rozpoznawanie i lokalizowanie
przedmiotów, śledzenie wzrokowe)
– podskala funkcji ruchowych (m.in. posługiwanie się przedmiotami,
lokalizowanie bodźca bólowego, odruchowe reakcje bólowe)
– podskala funkcji oromotorycznych / werbalnych (m.in. werbalizacje,
odruchowe i nieodruchowe ruchy ust)
– podskala komunikacji (m.in. zdolności komunikacyjne funkcjonalne i
intencjonalne)
– podskala pobudzenia (m.in. utrzywanie otwartych oczu, koncentracja na
wykonywanych zadaniach)
pozycje w każdej podskali są ułożone w taki sposób, że najwyżej punktowane są
zachowania zawierające komponenty poznawcze (angażujące korę mózgową),
natomiast najniżej aktywność odruchowa
Problem pomiaru świadomości u
pacjentów
• Stwierdza się dysproporcję pomiędzy rzeczywistym
stanem pacjenta a diagnozą postawioną na podstawie
obserwacji jego zachowania
• ocenia się, że ok. 40% pacjentów z rozpoznaniem
stanu wegetatywnego (apalicznego) wykonanego na
podstawie skal behawioralnych jest w stanie
minimalnej świadomości, tzn. posiada zachowaną
świadomość, pomimo braku zdolności reagowania na
bodźce (Andrews i in., 1996; Schnakers i in., 2009)
• główne przyczyny: uszkodzenia układów
sensorycznych, dysfunkcje ruchowe
techniki obrazowania mogą wspomóc diagnozę –
bezpośredni podgląd struktury i aktywności mózgu
BADANIA STRUKTURALNE
obrazowanie tensora dyfuzji (DTI)
• angielska nazwa diffusion
tensor imaging
• pozwala na badanie
przebiegu włókien istoty
białej (aksonów) w
obrębie mózgowia
• obrazowanie oparte na
pomiarze dyfuzji
cząsteczek wody w
mózgu
29
badania strukturalne z
użyciem technik obrazowania
• Fernández-Espejo i in. (2011) – za pomocą metody
DTI badano stan istoty białej półkul, wzgórza oraz
pnia mózgu
• wybrano parametr średniej dyfuzyjności, odnosi się
on do tego, jak łatwo woda dyfunduje w tkance,
niezależnie od kierunku tej dyfuzji
• 7 pacjentów VS, 12 pacjentów MCS, 12 osób kontrola
• wg autorów parametr średniej dyfuzyjności w ich
eksperymencie jest wskaźnikiem proporcji zdrowej
tkanki w danej części mózgowia
Fernández-Espejo
i in. (2011)
•
•
•
•
istota biała półkul – różnice między grupami, najniższe w VS – najwyższe w gr.
kontrolnej
pień mózgu – tylko różnice między grupą kontrolną a pacjentami MS i VS
wzgórza – znaczne różnice między grupą kontrolną i MCS a pacjentami VS
na podstawie połączonych danych o dyfuzyjności ze wzgórza i istoty białej
można z 95% dokładnością przewidzieć, do której grupy należy pacjent
badania strukturalne
• traktografia: na podstawie analizy
dyfuzji cząsteczek wody w mózgu
określamy przebieg włókien istoty
białej
(Bodart i in., 2013)
Voss i in. (2006)
• pacjent (Terry Wallis) po 19
latach przebywania w MCS
odzyskał zdolności
komunikacyjne i ruchowe
• porównano zmiany
przebiegu włókien w ciągu
18 miesięcy
• zaobserwowano odrastanie
połączeń nerwowych w
tylnym płacie
ciemieniowym
Podsumowanie
• Co nam dają analizy strukturalne?
– szczegółowy obraz uszkodzeń mózgowia u
pacjentów
• nie przesądza o tym w jakim stanie jest pacjent
• może powiedzieć coś na temat możliwych deficytów
neurologicznych i neuropsychologicznych
– obraz połączeń pomiędzy obszarami mózgu –
szczególnie między obszarami korowymi oraz
korą i wzgórzem
• duży potencjał diagnostyczny
• w przypadku powtarzanych pomiarów – ocena tego,
czy zachodzi odrastanie połączeń w mózgu pacjenta
BADANIA FUNKCJONALNE
Typy procedur stosowanych
do detekcji świadomości
• procedury „aktywne”
– pacjent musi wykonać jakąś czynność,
która wymaga udziału świadomości,
jednocześnie mierzy się aktywność mózgu
towarzyszącą temu aktywnemu działaniu
• procedury „pasywne”
– pacjent nie musi wykonywać żadnego
polecenia, mierzy się wzbudzoną,
mimowolną aktywność mózgu i porównuje
z aktywnością w nieuszkodzonym mózgu
procedura aktywna fMRI
• Owen i in. (2006) przeprowadzili
eksperyment służący detekcji świadomości u
osoby z rozpoznaniem stanu wegetatywnego
przy użyciu funkcjonalnego rezonansu
magnetycznego (fMRI)
• wg oceniającego ją zespołu diagnostycznego
spełniała kryteria stanu wegetatywnego
•
właściwe badanie – rejestracja aktywności mózgu po usłyszeniu poleceń:
– „wyobraź sobie, że grasz w tenisa”
– „wyobraź sobie, że odwiedzasz pokoje w swoim domu”
•
•
czas wykonywania polecenia wynosił 30 sekund, po czym następował okres
relaksacji
zdaniem autorów podobieństwo wzorców pobudzenia w obu grupach świadczy o
tym, że pacjentka rozumiała polecenia i świadomie się do nich stosowała
inne procedury aktywne fMRI
• Monti i in., 2010
– paradygmat Owena został wykorzystany
do podjęcia próby komunikacji z pacjentem
– tak: gra w tenisa, nie: chodzenie po domu
• Bardin i in., 2012
– wykonywanie poleceń – pływanie
• Monti i in., 2013
– sterowanie ogniskiem
uwagi wzrokowej
Communication Scans.
Monti MM et al. N Engl J Med 2010;362:579-589.
Visual cognition in disorders of consciousness: From V1 to top‐down attention
Human Brain Mapping
Volume 34, Issue 6, pages 1245-1253, 30 JAN 2012 DOI: 10.1002/hbm.21507
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/hbm.21507/full#fig3
Procedury aktywne EEG
• Cruse i in. (2011, 2012)
– wykonywanie prostych ruchów po usłyszeniu polecenia słownego
(„zaciśnij lewą dłoń”)
– analiza:
• analiza odpowiedzi EEG w domenie czasu i częstotliwości
• analiza typu single-trial - klasyfikator Bayesowski wykrywa różnice w
pasmach częstotliwości 7-30 Hz pomiędzy warunkiem ruchu a
spoczynkiem
3
2
1
0
-1 -0,5
0
0,5
1
1,5
2
2,5
polecenie słowne
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
Cruse i in., 2012
• pacjent z rozpoznaniem stanu
wegetatywnego 12 lat po wypadku
• kontrola: u 5 z 6 badanych wykryto
różnice w co najmniej jednym
porównaniu
wyniki analizy single-trial i czas
częstotliwość
istotne różnice ok 1 sekundy po rozpoczęciu
polecenia słowenego w porónaniu „lewa
ręka vs. spoczynek”
Procedury pasywne PET
• badania „resting state”, stanu spoczynkowego
za pomocą FDG-PET (zużycie glukozy) i H215O
(przepływ krwi)
• znaczące obniżenie poziomu metabolizmu u
pacjentów w stanie wegetatywnym (średnio o
50% w stosunku do zdrowej kontroli) - De
Volder i in., 1990; Levy i in., 1987; Rudolf i in.,
1999; Tommasino i in., 1995.
Procedury pasywne PET
• badania PET (m.in. Laureys i in., 1998, 1999)
• porównanie lokalnego metabolizmu w różnych stanach zaburzeń
świadomości
– metabolizm i przepływ krwi w sieciach czołowo-ciemieniowych,
leżące na bocznych i przyśrodkowych powierzchniach półkul koreluje
z poziomem świadomości
poziom świadomości
koreluje z siłą efektywnej
łączności pomiędzy
neuronalnej obszarami
czołowymi a obszarami
ciemieniowymi
(przedklinkiem przede
wszystkim)
przedklinek
sieci resting-state
• sieć stanu podstawowego – default mode network (DMN),
task-negative network (Fox i in., 2005; bo deaktywuje się w
zadaniach wymagających uwagi i pamięci roboczej)
– zwiększona aktywność: „błądzenie myślami”, samoświadomość,
odpamiętywanie epizodyczne
– struktury przyśrodkowe w płacie czołowym i ciemieniowym:
przyśrodkowa kora czołowa, tylny zakręt obręczy, przedklinek,
retrosplenial cortex, styk skroniowo-ciemieniowy (skład ulega
nieznacznym modyfikacjom w różnych badaniach)
• badania Laureysa (1999a, b) sugerują, że w zaburzeniach
świadomości dochodzi do funkcjonalnego rozłączenia węzłów
sieci DMN w płatach czołowych i ciemieniowych
• w kolejnych badaniach wykryto więcej sieci resting-state
(m.in. zarządcza - executive, obejmująca boczne okolice
czołowe i ciemieniowe)
Badania resting-state PET
• Laureys i in., 2000b – badania nad połączeniami
wzgórzowo-korowymi u pacjenta, który wyszedł ze
stanu wegetatywnego
• obszary, których korelacja z aktywnością centralnego
wzgórza zmieniła się po wyjściu ze stanu
wegetatywnego
Resting-state fMRI w DOC
• Vanhaudenhuyse i in. (2010)
• w przypadku badań resting-state za pomocą
fMRI analizuje się spontaniczne fluktuacje
sygnału BOLD o niskiej częstotliwości
• w eksperymencie badano wewnętrzną
łączność struktur należących do DMN (default
mode network) w grupie o zróżnicowanym
poziomie świadomości (norma, locked-in
syndrome, MCS, VS i śpiączka)
Vanhaudenhuyse i in. (2010)
• łączność struktur DMN zależy od poziomu
świadomości
• największa różnica między MCS a VS w przedklinku
badania pasywne EEG
• Rosanova i in. (2012)
– tzw. podejście perturbacyjne (Massimini i in., 2009)
– stymulacja kory za pomocą krótkotrwałego impulsu
TMS
– rejestracja wywołanej aktywności mózgowia za
pomocą EEG
• pacjenci
– 5 pacjentów w stanie wegetatywnym
– 5 pacjentów w stanie minimalnej świadomości
– 2 pacjentów z syndromem zamknięcia
TMS
• przezczaszkowa stymulacja
magnetyczna (transcranial magnetic
stimulation)
– bezpośrednie stymulowanie neuronów
korowych w wybranych obszarach mózgu
Badanie Rosanova i in. (2012)
Rosanova M et al. Brain 2012;135:1308-1320
© The Author (2012). Published by Oxford University Press on behalf of the Guarantors of Brain.
Badanie Rosanova i in. (2012)
• wyniki pomiarów u pacjentów którzy wyszli ze stanu
wegetatywnego oraz u pacjenta, którego stan nie
uległ zmianie
Badania pasywne EEG
• Casali i in., 2013
– próba eksperymentalnego ujęcia koncepcji
Tononiego
– perturbacyjny wskaźnik złożoności
(perturbational complexity index, PCI)
parametryzacja odpowiedzi EEG w procedurze
perturbacyjnej – ocenia jej zawartość
informacyjną
– złożoność jest obliczana za pomocą algorytmu
wykorzystywanego w metodzie kompresji danych
ZIP – mierzy „kompresowalność” sygnałów EEG
– wartości od 0 do 1 – im wyżej, tym wyższy poziom
świadomości
Casali i in., 2013
• czuwanie sen NREM i anestezja
– wskaźnik okazał sie na zmiany w poziomie
świadomości zachodzące naturalnie w
czasie snu NREM, jak i wywoływane
sztucznie, za pomocą anestetyków
Casali i in., 2013
• pacjenci DOC
– metoda jest trudna technicznie
• przeprowadzenie stymulacji TMS wymaga przeszkolenia
• potrzebny skan strukturalny MRI, aby zlokalizować miejsce
stymulacji u pacjenta – fragment nieuszkodzonej kory
Analizy spektralne EEG
• pomiar sygnału EEG podczas czuwania w stanie
spoczynku – stosunkowo łatwe do przeprowadzenia
(pacjent musi być w stanie czuwania)
• analiza: za pomocą transformaty Fouriera przekładamy
zapis EEG z domeny czasu na domenę częstotliwości –
otrzymujemy widmo (spektrum) sygnału
Czy w widmach EEG
pacjentów pojawiają się
wzorce, które mogą coś
powiedzieć na temat stanu,
w którym się znajdują?
Schiff, Nauvel, Victor (2014)
• w zapisie EEG u
zdrowych w stanie
czuwania dominują
oscylacje alfa (8-13 Hz) i
beta (15-30 Hz)
alfa
alfa
beta
• pierwsze dominują w
obszarach tylnych
• drugie dominują w
obszarach czołowych
Schiff, Nauvel, Victor (2014)
• w zaburzeniach świadomości
obserwuje się charakterystyczne
zmiany w zapisie EEG
• w stanie wegetatywnym sygnał EEG
koncentruje się w niskich
częstotliwościach (delta <4 Hz) - jest to
efekt deaferentacji kory mózgowej
• u zdrowych: tylko w znieczuleniu
ogólnym lub w głębokim śnie
delta
theta
beta
theta
• w stanie minimalnej
świadomości – obserwuje się
sygnał koncentruje się w
pasmach theta (7-10 Hz) i beta
(15-30 Hz)
• efekt przerwania połączeń
pomiędzy wzgórzem a korą
• u zdrowych oscylacje theta
pojawiają się w senności lub
podczas wysiłku umysłowego
Fingelkurts i in. (2013)
•
21 pacjentów w stanie MCS i VS
–
–
14 VS, 7 MCS
etiologia: urazowa, naczyniowa, niedotlenienie
•
pomiar spoczynkowego EEG z zamkniętymi oczami
•
fale o niższej częstotliwości (delta/theta) rzadziej pojawiają
się u pacjentów MCS
oscylacje w zakresie zakresu theta/alfa były niezależne od
etiologii i były bardziej zaznaczone u pacjentów MCS niż u
VS (największe różnice w tylnych obszarach mózgu)
tylko u pacjentów MCS wystąpiły fale alfa o średniej
częstotliwości
•
•
•
wpływ etiologii:
–
–
–
•
w uszkodzeniach spowodowanych niedotlenieniem częściej pojawiały
się oscylacje w niskich zakresach widma (delta) – 2-4 Hz
w uszkodzeniach wywołanych urazem częściej pojawiały się
oscylacje 6-8,5 Hz (theta/alfa)
w uszkodzeniach naczyniowych – wyniki pośrednie
rokowania (Fingelkurts i in. (2011)) – szanse przeżycia po
upływie pół roku od urazu
– przewaga niższych częstotliwości (delta i niskie
oscylacje theta) zły prognostyk
Forgacs i in. (2014)
• porównanie spoczynkowego EEG z wynikami pomiarów
fMRI i PET
• pacjenci w różnych stanach - od VS, MCS do EMCS
• spoczynkowy zapis u pacjentów podzielono na cztery klasy w
zależności od składu spektralnego (obecność wolnych
oscylacji i symetrii zapisu EEG)
–
–
–
–
prawidłowy (m.in. oscylacje alfa)
nieznacznie nieprawidłowy (m.in. nieznaczny spadek częstości alfa)
umiarkowanie nieprawidłowy (m.in. obecność rytmów theta)
znacznie nieprawidłowy (dominacja fal delta)
• zbadano jak wygląda zapis EEG u pacjentów, u których
wykonano aktywne badanie fMRI (wykonywanie poleceń)
oraz spoczynkowe metabolizmu za pomocą PET
Forgacs i in. (2014)
• relacja między aktywnością EEG a diagnozą
– dominacja znacznie i umiarkowanie zaburzonego
EEG w grupie pacjentów VS
– im lepszy stan pacjenta, tym mniej zaburzone EEG
• relacja między aktywnością EEG a wynikiem
w skali CRS-R
– mniej zaburzone EEG w grupie pacjentów z
wyższymi wynikami w skali
– pacjenci, którzy poprawnie wykonywali zadanie w
skanerze mieli mniej zaburzony zapis EEG (ale
przynajmniej jeden z nich uzyskał bardzo niski
wynik zbiorczy w CRS-R, prawdopodbny
funkcjonalny LIS)
• relacja między aktywnością EEG a globalnym
metabolizmem
– znacznie nieprawidłowemu zapisowi EEG
towarzyszył obniżony metabolizm mózgu
Podsumowanie – miary spektralne
• pomiar spoczynkowego EEG jest stosunkowo
najłatwiejszą metodą bezpośredniej oceny pracy
mózgu
– pacjent nie musi wykonywać żadnych poleceń
– EEG jest dość łatwe w aplikacji
• parametry sygnału EEG odnoszące się do jego
składu widmowego pozwalają ocenić aktualny stan
pacjenta w kontekście zaburzeń świadomości
– te same ograniczenia we wnioskowaniu, co inne
procedury pasywne – wzorzec zapisu EEG nie jest
jednoznacznym dowodem na świadomość
Podsumowanie – badania pasywne
• oba podejścia mają charakter komplementarny
– pozytywny wynik uzyskany w procedurze aktywnej jest
silnym dowodem na rzecz posiadania świadomości, ale
poprawne wykonanie wymaga sprawnych wyższych
funkcji poznawczych, które mogą być uszkodzone u
pacjenta a nie są koniecznie związane ze świadomością
(np. rozumienie mowy, zdolność do utrzymania
koncentracji uwagi)
– procedury pasywne nie wymagają żadnej aktywności,
ale nie dają jednak niezbitego dowodu na to, że pacjent
jest świadomy - może nam powiedzieć czy pacjent
może być świadomy,
Podsumowanie
• rola technik neuroobrazowania
– punkt docelowy – wynik neuroobrazowania jako idealny klasyfikator
stanu pacjenta niezależnie od istniejących dysfunkcji motorycznych lub
deficytów poznawczych lub sensorycznych
– do punktu docelowego trochę nam brakuje: większość z
przedstawionych metod mówi o różnicach grupowych, a nie efektach na
poziomie indywidualnym
– brakuje nam jeszcze wystarczającej ilości danych, aby określić
charakterystyczne wzorce reakcji dla poszczególnych form DOC (Boly i
in., 2012) – konieczne są badania wieloośrodkowe
– w kontekście trudności związanych z behawioralną oceną stanu
pacjenta zastosowanie metod „obiektywnych” daje jednak szansę na
pełniejszą ocenę stanu pacjenta
– najlepsze efekty może dać łączenie ze sobą metod (w ramach
możliwości technicznych)
• minimum: zastosowanie komplementarnych metod aktywnych i
pasywnych