Onderzoekers hebben mensen in een zogeheten staat van minimaal bewustzijn iets bewuster gemaakt met een korte periode van hersenstimulatie. Deze doorbraak belooft dat we in de toekomst een apparaat zullen hebben die mensen met bewustzijnsstoornissen thuis kan laten communiceren.
Wat is minimaal bewustzijn? Mensen kunnen in coma – een staat van diepe bewusteloosheid – raken door bijvoorbeeld hersenletsel. Daarna kunnen er verschillende dingen gebeuren. De patiënt kan ontwaken of overlijden, of overgaan in een vegetatieve of minimaal bewuste toestand. Vegetatieve patiënten openen bijvoorbeeld wel de ogen maar tonen geen reactie op prikkels zoals de stem van een familielid. Minimaal bewuste patiënten doen dat wel. Dat is een teken van bewustzijn.
In 2014 ontdekten Steven Laureys van de universiteit van Luik dat dertien van de dertig patiënten in minimaal bewuste toestand en twee van de 25 mensen in vegetatieve staat tijdelijk nieuwe tekenen van bewustzijn konden tonen wanneer zij milde elektrische stimulatie ontvingen.
‘De mooiste dingen ontdek je door er niet specifiek naar te zoeken’
Medisch bioloog Yvette van Kooyk wil het immuunsysteem leren kankercellen aan te vallen door hun suikerjas-vermomming weg te knippen.
De onderzoekers gebruikten elektrische pulsen met een lage sterkte om hersencellen tot vuren aan te zetten, een techniek die ze ‘gepulste elektromagnetische velden’ noemen. Ze pasten de techniek toe op een specifiek hersengebied, genaamd de prefrontale cortex. Dit gebied is betrokken bij hogere cognitieve processen, zoals bewustzijn.
Kort na de stimulatie vertoonden de patiënten overtuigende tekenen van bewustzijn, zoals het bewegen van de handen en het volgen van instructies met hun ogen. Twee patiënten waren zelfs in staat om twee uur lang vragen te beantwoorden met lichaamsbewegingen, waarna ze terugzakten in hun minimaal bewuste toestand.
Wakker voor een week
De positieve resultaten duurden maar enkele uren en het onderzoeksteam vroeg zich af of bij meer stimulatie het effect langer zou duren. Ze startten een nieuw onderzoek waarbij zestien patiënten met hersenschade elke dag twintig minuten lang gestimuleerd werden met gepulste elektromagnetische velden. Vijf dagen lang stimuleerden de onderzoekers de patiënten.
Als controle gebruikten de wetenschappers een stimulatie op zo’n lage sterkte dat het geen effect heeft op het brein. Ze wisselden de condities af, zodat elke patiënt een keer stimulatie met gepulste elektromagnetische velden en een keer de controlestimulatie ontving.
Na de vijfde dag van de experimentele stimulatie was het bewustzijn van negen van de zestien patiënten aanzienlijk verbeterd. Ze reageerden op instructies, herkenden objecten en konden vrijwillig bewegen. En deze staat van bewustzijn hield minstens een week aan na de laatste testdag.
Twee patiënten konden zelfs communiceren. ‘Ze konden niet praten, maar als we bijvoorbeeld vroegen: ‘Is jouw naam David?’, dan antwoordden ze ja of nee door een deel van hun lichaam te bewegen, bijvoorbeeld hun tong of hun voet’, vertelt Aurore Thibaut die het onderzoek leidde. ‘Ze beantwoordden alle vragen juist.’ Geen van de deelnemers reageerde in de controleconditie.
Bewustzijn
De wetenschappers mikten op de prefrontale cortex, een gebied betrokken bij bewustzijn. De prefrontale cortex is ook verbonden met andere vitale knooppunten in het brein, zoals de thalamus, een gebied dat elektrische signalen doorzet naar wijdverspreide delen van het brein.
Wanneer een persoon bij bewustzijn is, verspreidt elektrische activiteit zich als een golf naar hersengebieden die nooit bereikt worden als iemand buiten bewustzijn is. Thibaut legt uit dat de stimulatie behalve de activiteit in de prefrontale cortex mogelijk ook de communicatie tussen hersengebieden bevordert door de golf aan activiteit door te zetten.
‘Dit is een bemoedigende ontwikkeling’, zegt John Whyte van het Moss Rehabilitation Research Instituut in Pennsylvania. ‘Het onderzoek wijst erop dat langere behandelingen tot aanhoudende verbeteringen leiden’. Maar we weten niet of de verbeteringen van een langdurige behandeling uiteindelijk ook weer zullen uitdoven, zegt Whyte.
Thuis
Het onderzoeksteam zegt dat de resultaten klinisch relevant genoeg zijn om na te denken over de volgende stap. Ze beoordelen nu bijvoorbeeld de mogelijkheden om de techniek buiten het ziekenhuis te gebruiken. Het apparaat kan aan het bed gebruikt worden en de ontwikkeling ervan is relatief goedkoop. In theorie zou de familie van een patiënt kunnen leren hoe ze het thuis moeten gebruiken.
Voordat het zover is zullen er nog meer proeven moeten worden gedaan. Ook al waren er helemaal geen bijwerkingen in het vorige onderzoek, Thibaut zegt dat ze eerst moeten bepalen of het veilig en effectief is om het apparaat maanden achter elkaar te gebruiken.
‘Je kunt dergelijke apparaten online wel vinden, maar we kennen de effecten op de lange termijn niet’, zegt ze. ‘We moeten weten wat er gebeurt als je het apparaat vijf uur lang gebruikt of wat er gebeurt als je het drie maanden lang elke dag gebruikt. We moeten hier heel voorzichtig mee omgaan.’
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: