“在与生命相容的边缘”,受伤后大脑自我修复

“在与生命相容的边缘”,受伤后大脑自我修复
左图是Daniel Carr受伤大脑的高保真图像,右图是内科科学家Nico Dosenbach,医学博士和博士的典型大脑。卡尔大脑中的暗区反映了左右半球的顶叶和额叶皮层组织的显著损失。尽管遭受了破坏,卡尔过着非常正常的生活。他的案例突显了大脑在自我重组方面的非凡韧性,尤其是在生命早期。信贷:Dosenbach解释实验室

13年来,丹尼尔·卡尔不知道自己的大脑缺了一部分。

最早的线索之一出现在棒球场上。在圣路易斯郊区,他的七年级男孩竞技队的教练注意到丹尼尔在外场的防守策略不同寻常,尽管很有效。丹尼尔把手套戴在他的手套上。但如果球朝他飞来,他会脱下手套,用双手接住球,用左手扔球,然后再把手套戴回右手。

“让我告诉你一些关于你儿子的事情,”Kellie Carr回忆起教练说。“丹尼尔可以比这种常规方式的大多数孩子赶紧抓住球。他拥有最令人难以置信的左手。我从未见过这样的东西。”

谈话后不久,Kellie Carr开始回忆她儿子的其他物理怪癖。她的妹妹已经注意到,当他试图使用右手时,丹尼尔有时会笨拙。再到回来,Kellie Carr回忆起,当丹尼尔是一岁的时候,他走路不均匀,偏爱他的左侧;它最终暂时,很快就忘记了。此外,丹尼尔一直是左撇子。当他是一个婴儿时,这就是明显的,而对于大多数孩子来说,手中的统治者围绕着两年或三岁。

为了寻找答案,凯利·卡尔带儿子去看了儿科医生、整形外科医生和理疗师。但没人能弄明白这是怎么回事。

没有人,即在2012年秋季,当时在华盛顿大学在圣路易斯医学院遇到“尼科博士”时。他发出了初步诊断,使Kellie Carr的下巴和心脏竞争。

“我需要做更多的测试,但我认为这是丹尼尔有一个当他还是个婴儿的时候,”Nico博士,正式的名字是Nico Dosenbach,医学博士,回忆说。

“中风?”凯莉卡尔尖叫起来。

确实。

当血液流向停止,剥夺组织必需的氧气和营养。在圣路易斯儿童医院治疗病人的神经学副教授Dosenbach解释说,婴儿的轻微中风通常不会引起注意。然而,为了确诊中风,Dosenbach进行了更广泛的身体检查,包括神经成像。

“这是我见过的最大的一次中风,在没有死亡或遭受极端身体和精神残疾的儿童中,”Dosenbach说,他也是职业治疗、儿科、放射学和生物医学工程的副教授。ob体育开户网址然而,现年22岁的丹尼尔却过着非常正常的生活。他的案例突显了大脑在自我重组方面的非凡韧性,尤其是在生命早期。我知道丹尼尔的大脑值得进一步研究。”

这项研究终了了3月17日发表于《柳叶刀神经病学

丹尼尔的核磁共振扫描显示,在他还是婴儿的时候,一次严重的中风损伤了他的大脑两侧。此外,黑暗空间跨越了大脑皮层的部分区域。大脑皮层是大脑的最外层,是思想、情感、记忆和高级功能的中枢。那些黑斑表明脑组织严重受损,但丹尼尔似乎没有认知,记忆或情绪问题。

丹尼尔大脑的鸟瞰图显示了电机皮层的脑半球的不对称损失,这影响了运动和平衡等技能。

一个人的大脑的右侧控制一个人的左侧的运动,反之亦然。大多数笔划都是一个侧面。但由于双边行程损坏双方,效果可能更为严重。

多森巴赫说:“丹尼尔的伤势可能已经到了可以承受的极限了。”

通过确认的中风诊断,Dosenbach招募了Daniel,然后举办了13岁并随着他母亲的同意,用于研究电池和神经兽性测试的电池以及额外的神经影像学。

研究本身截止了六年。当他第一次遇到丹尼尔时,Dosenbach是一名居民,他面临着许多面对初级研究人员的普通障碍,如资金和时间。但最大的障碍是找到一个拥有专业技能的人来分析广泛的神经影像数据。幸运的是,蒂莫西Laumann,MD,博士,现在是一家专业知识的Barnes-Jewish医院驻地的第四年精神病学生。

在开始进行神经成像之前,多森巴赫和劳曼研究了丹尼尔的病史,回顾了过去的医生记录、血检、诊断测试和治疗。

这些内科科学家注意到,丹尼尔刚出生时就感染了一种持续了三周的疾病。医生认为他感染了某种病毒。丹尼尔经历了呼吸困难、进食不良、呕吐、腹泻和持续昏睡的时期。

大约一周,丹尼尔在新生儿重症监护室中,他接受了IV液体和输血。然而,诊断测试显示表明中风。最终,丹尼尔得到了健康,回家了,似乎没有其他严重的问题。

“具有儿科中风的风险随着医学问题而大大增加,特别是在新生儿时期的感染,”Dosenbach说。“然而,通常存在更明显的迹象表明行程发生了。我可以了解没有人如何怀疑它。”

据美国心脏协会(American Heart Association)称,每4000个新生儿中就有一个患有中风。健康结果各不相同,约四分之一的存活婴儿拥有健康的运动和认知功能,Dosenbach说。

他说:“大脑可以更快、更彻底地补偿儿童早期遭受的中风。”“相比之下,成年人的大规模中风往往会导致死亡或严重的功能障碍,几乎没有恢复的机会。然而,这背后的机制才刚刚开始被理解。”

在一系列神经兽性测试之后,Dospbach和Laumann的想法可能会揭示。但对于所有人来说,丹尼尔在正常范围内得分。对他的运动技能的评估揭示了相对于左上肢的强度,速度和灵活性的右上肢的缺陷。但是,其他一切都是典型的发展。

丹尼尔接受了结构核磁共振检查,以检查他的大脑解剖和病理。Dosenbach和Laumann还使用了精确的功能性核磁共振成像来了解丹尼尔的大脑是如何自我重组的。

这种测绘需要反复进行神经成像,以收集高质量、详细的快照,显示一个人的大脑独特的复杂性。扫描测量了丹尼尔在特定的认知活动和大脑不积极参与任务时的大脑活动。

总而言之,丹尼尔花了大约30个小时的大脑扫描。

将Daniel的脑成像数据与来自其他年轻人的个人扫描(包括Dosenbach)的类似数据进行比较,他已经发表了几项关于扫描自己的大脑收集的数据的高调研究数百次。

“丹尼尔大脑结构的一部分消失了,”Laumann表示,参考他们对MRI数据的分析。“他几乎缺少他的皮质四分之一。”

丹尼尔大脑中的死亡组织形成了充满脑脊液的空洞,这种液体可以作为大脑的缓冲液,保护大脑免受伤害,同时还能将营养物质循环到组织中,并清除废物。

神经元重新连接以保持大脑功能。连接沿着幸存组织的岛屿出现,恢复了运动和认知功能。在附近的健康组织中,人际关系开始重新建立。

多森巴赫说:“我们的研究结果表明,大脑在重组和恢复因严重中风而受损的功能方面很顽强。中风对他的大脑两侧都有影响。”“与组织损伤相关的功能重定位的未来研究可能提供更多的见解。我们的研究结果提出了一种可能性,即结果的可变性可能取决于个体大脑的特定特征。”

丹尼尔的病例也凸显了早期中风准确预测的困难。“如果丹尼尔的脑损伤在他还是婴儿的时候就被发现了,他的家人可能会被告知严重的发育和认知迟缓。”他可能没有上过普通的学校。他可能没有参加过体育运动。”

尽管他的右手很少使用,但丹尼尔还是去附近的学校上学,和朋友一起玩,从幼儿园到高中都打棒球、踢足球和橄榄球。他从一所技术学院获得了副学士学位,每周工作五天,重建卡车的柴油泵。

“他的中风仍然让我震惊,”凯利·卡尔说。“我怎么会不知道呢?”但现在回想起来,也许那样更好。我可能对丹尼尔太过溺爱,不敢让他成为一个普通的孩子。也许对他来说,最好的事情就是过正常的生活。”

丹尼尔表示同意:“我每天都在想我的右手,因为我必须不断地提前五步考虑如何弥补不能正确使用右手的缺陷,就像我不能正确使用棒球手套那样。但我最不想看到的就是人们表现得好像我出了什么问题。我很好。”


进一步探索

新技术“再训练”细胞来修复中风后小鼠受损的脑组织

更多信息:蒂莫西o laumann等。双侧围产期中风后青少年脑网络重组,《柳叶刀神经病学(2021)。DOI: 10.1016 / s1474 - 4422 (21) 00062 - 4
信息信息: 《柳叶刀神经病学

引文“在与生命相容的边缘”(2021年3月22日)受伤后,大脑会重新连接自身
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