TMS-EEG Investigation of Cortical Activity Induced by Individualized rTMS in Patients with Prolonged Disorders of Consciousness

Quando una grave lesione cerebrale lascia una persona sveglia ma non reattiva, o consapevole ma incapace di muoversi o parlare, il mondo medico definisce questa condizione come un disturbo prolungato della coscienza. Per decenni, i medici hanno lottato per trovare modi affidabili per aiutare questi pazienti a recuperare la consapevolezza. Sebbene esistano alcuni trattamenti, essi spesso si affidano a un approccio "standard per tutti", stimolando la stessa parte del cervello per ogni paziente indipendentemente dalla propria lesione unica. Questo metodo spesso non porta a risultati soddisfacenti perché ogni lesione cerebrale è diversa, lasciando molti pazienti senza una via chiara verso la guarigione. Gli scienziati hanno sospettato a lungo che la chiave per sbloccare la coscienza non risiedesse solo nello stimolare un punto specifico, ma nel comprendere come le parti sane rimanenti del cervello stiano ancora comunicando tra loro. Se un medico fosse in grado di identificare quali specifici percorsi neurali sono ancora abbastanza forti da trasportare un segnale, potrebbe essere in grado di usare quell'informazione per risvegliare il resto della rete.

Un team di ricercatori dell'Ospedale Xuanwu di Pechino si è posto l'obiettivo di testare questa idea utilizzando una tecnica chiamata stimolazione magnetica transcranica ripetitiva, o rTMS. Questo trattamento non invasivo utilizza una bobina magnetica tenuta contro il cuoio capelluto per stimolare delicatamente le cellule cerebrali. In questo studio, i ricercatori volevano vedere se potevano migliorare il trattamento mappando prima il cervello di ogni paziente per trovare il singolo miglior punto da stimolare. Hanno arruolato 42 pazienti che si trovavano in uno stato di incoscienza prolungata da almeno 28 giorni. Prima di iniziare qualsiasi trattamento, il team ha utilizzato un monitor sensibile dell'attività cerebrale chiamato elettroencefalogramma, o EEG, per ascoltare i segnali elettrici dei cervelli dei pazienti mentre riposavano. Analizzando questi segnali, hanno calcolato quali aree del cervello agissero come i "leader" più forti, inviando la maggior quantità di informazioni ad altre parti della rete. Per alcuni pazienti, questo "leader" si trovava nella parte anteriore del cervello; per altri, nella parte posteriore.

I pazienti sono stati poi divisi in tre gruppi per confrontare diversi approcci. Un gruppo ha ricevuto il nuovo trattamento personalizzato, in cui la bobina magnetica era stata posizionata esattamente sull'area cerebrale che l'EEG aveva identificato come il leader più forte. Un secondo gruppo ha ricevuto il trattamento standard, in cui la bobina era stata posizionata su un'area target comune scelta casualmente, senza guardare la mappa cerebrale individuale. Un terzo gruppo ha ricevuto un trattamento finto, in cui la bobina veniva tenuta in un modo che produceva un rumore ma non trasmetteva alcun impulso magnetico al cervello. Tutti i trattamenti attivi sono durati dieci giorni, con una sessione al giorno. Per misurare il successo, i ricercatori hanno utilizzato una scala dettagliata chiamata Coma Recovery Scale-Revised per verificare eventuali miglioramenti nella capacità dei pazienti di sentire, vedere, muoversi o comunicare. Hanno anche utilizzato una combinazione speciale di stimolazione magnetica e monitoraggio cerebrale per vedere come il cervello reagiva in tempo reale, misurando la forza e la diffusione delle onde elettriche immediatamente dopo la stimolazione.

I risultati hanno mostrato una chiara differenza tra i gruppi. Sia il gruppo personalizzato che quello standard hanno registrato miglioramenti significativi nei punteggi comportamentali, il che significa che mostravano maggiori segni di consapevolezza e interazione rispetto a prima. Il gruppo che ha ricevuto il trattamento finto non ha mostrato alcun miglioramento. Tuttavia, quando i ricercatori hanno approfondito il modo in cui i cervelli stavano funzionando, l'approccio personalizzato si è distinto. Utilizzando il monitor cerebrale, hanno scoperto che il gruppo personalizzato mostrava una risposta elettrica molto più forte e duratura dopo la stimolazione. Mentre il gruppo standard vedeva un rapido sussulto di attività che svaniva, l'attività cerebrale del gruppo personalizzato continuava a propagarsi attraverso la rete per un periodo più lungo, raggiungendo le regioni più profonde del cervello. Ciò suggerisce che colpendo il "nodo leader" corretto, il trattamento è stato in grado di mantenere vivo il segnale e lasciare che viaggiasse attraverso le connessioni sane rimanenti, risvegliando efficacementamente una parte maggiore del cervello.

Lo studio ha anche trovato un legame diretto tra questi cambiamenti cerebrali e il recupero dei pazienti. Più i segnali elettrici nel cervello diventavano forti e duraturi, più i punteggi comportamentali dei pazienti miglioravano. Questa connessione era più forte nel gruppo che aveva ricevuto il trattamento personalizzato. I risultati suggeriscono che il vecchio metodo di scegliere un target standard per tutti è meno efficace rispetto all'adattare il trattamento alla specifica connettività cerebrale dell'individuo. Usando la propria mappa elettrica cerebrale per guidare la stimolazione, i medici potrebbero aiutare le reti cerebrali rimanenti a lavorare insieme in modo più efficiente. Questo lavoro non sostiene di aver risolto il problema della coscienza, ma fornisce prove solide che passare da obiettivi fissi verso una cura personalizzata e basata sulla precisione potrebbe essere il prossimo grande passo per aiutare i pazienti a recuperare da gravi lesioni cerebrali.