Suuri isku päähän voi kirjaimellisesti lähettää aivot pomppiavan kallon sisäpuolella, ja kaikki tämä räjähtäminen voi vahingoittaa aivoja tavalla, joka häiritsee tiedonkulkua elimen puoliskosta toiseen, uuden tutkimuksen mukaan.
Tutkimuksessa keskityttiin tiheään hermokuitujen kimppuun, joka tunnetaan nimellä corpus callosum ja jotka toimivat normaalisti maapallona aivojen vasemmalle ja oikealle pallonpuoliskolle keskustelemaan keskenään. Mutta nämä ristikkäiset johdot voivat aiheuttaa vakavia vaurioita, jos aivot vääntyvät äkillisesti tai rynnävät kalloa vasten, johtaen lievään traumaattiseen aivovaurioon - muuten tunnetaan aivotärähdyksenä.
Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että aivotärähdykset ravistavat corpus callosumia voimakkaammin kuin mikään muu aivojen rakenne, mutta tutkijat eivät tiedä tarkalleen, miten seurauksena olevat vammat voivat vaikuttaa aivojen toimintaan. Nyt uusi tutkimus on osoittanut, kuinka aivotärähdyksen aiheuttama vamma koputtaa aivojen toiminnan normaalista kurssistaan.
"Terveissä aivoissa corpus callosumin mikrorakenteen ja sen kuinka nopeasti käsittelemme tietoa välillä on yhteys. Tämä suhde muuttuu aivotärähdyksen jälkeen", avustaja tohtori Melanie Wegener, New Yorkin yliopiston Langone Health -lääkäri. , kertoi Live Sciencelle sähköpostissa. Havainnot, jotka esiteltiin tänään (3. joulukuuta) Pohjois-Amerikan radiologisen seuran vuosittaisessa kokouksessa Chicagossa, voivat auttaa kliinisiä lääkäreitä arvioimaan, kuinka paljon vahinkoa potilaalle on aiheutunut aivotärähdyksestä, ja ohjaamaan heidän hoitoaan, Wegener lisäsi.
Nähdäkseen kuinka aivotoiminta muuttuu aivotärähdyksen jälkeen, Wegener ja hänen kollegansa käyttivät aivaskannauksia vertaakseen 36 potilaan kallojen läpi, jotka olivat kärsineet lievästä traumaattisesta aivovauriosta vähemmän kuin neljä viikkoa ennen, sekä 27 muun osallistujan kanssa ilman traumaattisia aivovaurioita. Tutkijat käyttivät tekniikkaa, jota kutsuttiin "diffuusio-MRI: ksi", miten vesimolekyylit liikkuvat osallistujien pääiden hermokuiduissa ja niiden ympäristössä.
Toisin kuin lasissa olevissa vapaasti kelluvissa vesimolekyyleissä, jotka lähtevät säiliönsä läpi sattumanvaraisesti, aivojen vedellä on taipumus kulkea nopeammin samaan suuntaan suuntautuneiden hermokuitujen kimppuja pitkin, neurotieteen tutkimusmenetelmän oppaan mukaan (Academic Press, 2010). Diffuusio-MRI antaa tutkijoille mahdollisuuden kartoittaa nämä aivovesiväylät koskemattomissa yksityiskohdissa ja päätellä näiden tietojen perusteella yksittäisten hermokuitujen sijaintia, kokoa ja tiheyttä, jotka kutovat ja tuulettuvat aivojen läpi.
Sen jälkeen kun Wegener ja hänen tekijänsä ottivat otoksia osallistujiensa aivoista, he haastavat sekä aivotärähdyksen että kontrolliryhmät hankaliin kokeisiin. Henkilöt kohdistivat ensin huomionsa näytölle, jonka keskellä oli "X"; sitten kolmen kirjaimen sana ilmestyy joko X: n vasemmalle tai oikealle. Osallistujat sanovat sanan ääneen mahdollisimman nopeasti ennen siirtymistä seuraavalle kierrokselle.
Vaikuttaa tarpeeksi yksinkertaiselta, mutta siellä on saalis.
Useimmissa ihmisissä aivojen vasen puoli toimii tärkeänä kielenkäsittelyn keskiönä, mikä tarkoittaa, että kirjoitetut sanat on johdotettava vasempaan pallonpuoliskoon, ennen kuin voimme lukea niitä ääneen. Tämä prosessi etenee helposti, kun sanat ilmestyvät oikean silmän eteen, mikä suppiloi tietoa suoraan aivojen vasemmalle puolelle. Mutta kun sanat ilmestyvät vasemman silmän eteen, sana kulkee ensin aivojen oikealle puolelle ja sen on ylitettävä corpus callosum ennen kuin se voidaan lukea. Aivojen yhdeltä puolelta toiselle siirtyminen vie aikaa - seurauksena ihmisten vasemmalla puolella olevien sanojen lukeminen vie kauemmin kuin oikealla olevat.
Wegenerin tutkimuksessa sekä terveet että aiemmin keskustelemat potilaat suorittivat testissä saman; molemmat lukevat oikeanpuoleiset sanat ääneen ilman ongelmia, mutta kokivat lyhyen viiveen esittäessään vasemmanpuoleisia sanoja. Mutta heidän MRI-skannauksensa kertoivat mielenkiintoisen tarinan. Kontrolliryhmässä osallistujien suorittamat testit korreloivat splenium-nimisen corpus callosumin paksun osan muodon ja rakenteen kanssa. Splenium, joka sijaitsee lähellä aivojen takaosaa, yhdistää oikean visuaalisen aivokuoren ja vasemman kielen keskuksen, ja se on kätevä reitti sanoille aivojen läpi kulkevaksi.
Potilailla, jotka olivat kokeneet aivotärähdyksen, pernan ja testitulosten välillä ei kuitenkaan ollut mitään selvää yhteyttä. Sen sijaan esitys näytti olevan sidottu rakenteeseen corpus callosumin vastakkaisessa päässä, nimeltään genu. Aivotärähdys todennäköisesti muutti corpus callosumin alkuperäistä rakennetta pakottaen sanat etsimään vaihtoehtoisia reittejä aivojen yli, kirjoittajat päättelivät.
"Ei ole täysin selvää, kuinka aivot reagoivat loukkaantumisen jälkeen", mutta yleisesti ottaen tulokset viittaavat siihen, että terveet aivorakenteet voivat auttaa vaurioituneiden vaurioiden peittämisessä aivotärähdyksen jälkeen, Wegener sanoi.
Yhden asiantuntijan mukaan voi kuitenkin olla toinen selitys. Harvey Levin, neuropsykologi ja fyysisen lääketieteen ja kuntoutuksen professori Houstonin Baylorin lääketieteellisessä korkeakoulussa, joka ei ollut mukana tutkimuksessa, sanoi, että on epätodennäköistä, että yksi osa corpus callosumista siirtyy toisen työhön. "Ei ole mitenkään mahdollista, että corpus callosumin etuosa suorittaa sen, mitä takaosa voi tehdä", hän sanoi. Pikemminkin voi olla, että perna vaurioitui vain osittain ja säilytti jonkin verran toimintaa. Tässä tapauksessa splenium voisi jatkaa tiedon välittämistä aivojen yhdeltä puolelta toiselle, hän sanoi.
Testin suorituskyvyn kannalta potilaat, joilla on aikaisemmin aivotärähdyksiä, pysyivät vertailuryhmän kanssa tässä tutkimuksessa, mutta Wegener sanoi, että corpus callosumin rakenteelliset muutokset voivat vaikuttaa kognitiiviseen toimintaan muilla tavoilla. "Olemme uteliaita, kuinka nämä löydökset liittyvät tiettyihin oireisiin, kuten kognitiivinen hidastuminen, huomio- ja keskittymisvaikeudet", hän sanoi.
Kuten nyt, Levinin mukaan uudesta tutkimuksesta ei kuitenkaan voida tehdä johtopäätöksiä siitä, kuinka havaitut rakenteelliset vauriot liittyvät reaalimaailman aivojen toimintaan. "Ekstrapolointi siitä, miten ihminen toimii jokapäiväisessä elämässä, on erittäin pitkä harppaus", hän sanoi. Ensinnäkin "lievän traumaattisen aivovaurion" määritelmä vaihtelee annetusta tutkimuksesta riippuen, joten on epäselvää, soveltuisivatko uudet tulokset eri otokseen potilaita, joilla on aivotärähdyksiä, hän sanoi. Lisäksi NYU-tutkimuksessa otettiin pieni ryhmä ihmisiä. Kaiken kaikkiaan meidän pitäisi olla "melko varovaisia" tulkitsemalla tuloksia, Levin sanoi.
Jos tulevat tutkimukset vahvistavat tulokset, lääkärit voisivat seurata corpus callosumissa ja muissa hermokuiduissa tapahtuvia rakennemuutoksia diagnosoidakseen aivotärähdyksiä sairastavia potilaita ja seurata heidän palautumistaan ajan kuluessa, Wegener kertoi. Lähitulevaisuudessa hän ja hänen tekijänsä pyrkivät yhdistämään aivojen kuvantamisen koneoppimiseen - eräänlaiseen tekoälyohjelmaan - havaitaksesi aivovaurion tarkemmin aivotärähdyksellä kärsivillä potilailla ja ohjaamaan heidän hoitosuostansa.
Toimittajan huomautus: Tämä artikkeli päivitettiin 3. joulukuuta sisältämään Harvey Levinin tarjouksia.
