Computer bieten eine bessere Kontrolle über Gehirne von Koma-Patienten

Es mag ein wenig Science-Fiction klingen, aber Wissenschaftler vom MIT haben ein computergestütztes System entwickelt, das nicht nur die Gehirnaktivität von Koma-Patienten überwacht, sondern auch Medikamente automatisch anpassen und verabreichen kann, um den korrekten Zustand aufrechtzuerhalten.

Patienten, die eine traumatische Hirnverletzung erlitten haben, werden oft in ein drogeninduziertes Koma versetzt, um Schwellungen die Chance zu geben, nach unten zu gehen und die Gehirnzeit zu heilen.

Diese Komas können Tage dauern, und Pflegekräfte müssen den Zustand des Patienten genau überwachen, um sicherzustellen, dass sie auf dem richtigen Sedierungsniveau gehalten werden.

Dr. Emery Brown, Anästhesist am Massachusetts General Hospital (MGH) und Professor für Gesundheitswissenschaften und Technologie am MIT, erklärt:

"Irgendjemand muss ständig zurückkommen und nach dem Patienten suchen, damit Sie das Gehirn in einem festen Zustand halten können. Warum nicht einen Controller dafür bauen?"

Die Forscher haben das System an Ratten getestet, planen aber jetzt Versuche an Menschen. Sie sagen die Ergebnisse, veröffentlicht in der Zeitschrift, PLOS Computerbiologie, kann auch Auswirkungen auf Menschen haben, die an schweren epileptischen Anfällen leiden.

"Gibt es dafür eine App?"

Dr. Brown und Kollegen analysierten elektrische Gehirnwellen, die mit verschiedenen Aktivitätszuständen assoziiert sind. Sie fanden heraus, dass jeder Zustand - wach, schlafend, sediert usw. - sein eigenes Elektroenzephalogramm (EEG) hatte.

In einem medizinisch induzierten Koma sind die Gehirne der Patienten mehrere Sekunden lang ruhig und erfahren dann einen Aktivitätsschub. Dieses Muster, das als "Burst-Unterdrückung" bekannt ist, ermöglicht es dem Gehirn, Lebensenergie zu sparen. Ärzte versuchen, die Anzahl der "Bursts" - wie auf dem EEG-Bildschirm zu sehen - zu kontrollieren und dieses Muster für Stunden oder Tage zu behalten.

Dr. Brown sagt:

"Wenn jemals eine Zeit gekommen ist, um einen Autopiloten zu bauen, ist dies der perfekte Zeitpunkt. Stellen Sie sich vor, dass Sie für zwei Tage fliegen werden, und ich werde Ihnen einen sehr spezifischen Kurs geben, um über lange Zeiträume zu warten." Aber ich möchte immer noch, dass du deine Hand auf dem Stock hältst, um das Flugzeug zu fliegen. Es würde einfach keinen Sinn ergeben. "

Also, bewaffnet mit einem Computer, einem EEG-System, einer Medikamenteninfusionspumpe und einem Kontrollalgorithmus, machten sich Dr. Brown und sein Team daran, eine "Gehirn-Maschine-Schnittstelle" aufzubauen - einen Weg für die Kommunikation zwischen dem Gehirn und einem externen Gerät Hilfe bei kognitiven, sensorischen und motorischen Funktionen.

In einem echten Science-Fiction-Stil interpretiert der Kontrollalgorithmus die EEG-Signale, berechnet, wie viel Narkose im Gehirn ist und passt die Dosierung Sekunde für Sekunde an. Das Programm kann die Tiefe eines Komas fast sofort und mit einer Genauigkeit erhöhen, die das medizinische Personal nicht erreichen konnte.

Dr. Sydney Cash von der Harvard Medical School, die nicht zum Forschungsteam gehörte, kommentiert:

"Vieles von dem, was wir in der Medizin tun, ist es, fundierte Vermutungen darüber anzustellen, was für den Patienten zu jeder Zeit das Beste ist. Dieser Ansatz führt eine Methodik ein, bei der Ärzte und Krankenschwestern nicht raten müssen, sondern sich auf einen Computer verlassen können." in viel mehr Details und in einer zeitsparenden Art und Weise - wie viel Medikament zu geben. "

Dr. Brown und sein Team denken, dass dies der Anfang von etwas Großem ist. Sie glauben, dass ihre Technologie verwendet werden kann, um andere Gehirnzustände, einschließlich der allgemeinen Anästhesie, zu kontrollieren, da jede Gehirnaktivität eine einzigartige EEG- "Signatur" hat.

"Wenn Sie die Signatur eines jeden Staates in Echtzeit quantitativ analysieren können und Sie wissen, wie sich das Medikament durch das Gehirn bewegt, um diese Zustände zu erzeugen, können Sie einen Kontroller bauen."

Das MIT- und MGH-Team hoffen, das Gerät am Menschen zu testen.

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