Um transplante que restaura funções cognitivas após lesão cerebral

Uma nova tecnologia que utiliza estimulação cerebral profunda, adaptada a cada paciente, superou as expectativas dos investigadores no tratamento de deficiências cognitivas causadas por lesões cerebrais traumáticas moderadas a graves.

Em 2001, Gina Arata estava no último semestre da faculdade, planejando ingressar na faculdade de Direito, quando sofreu uma lesão cerebral em um acidente de carro. A lesão prejudicou sua capacidade de concentração a tal ponto que ela teve dificuldades com a classificação funcional da correspondência.

“Não consigo me lembrar de nada”, disse Arata, que mora em Modesto com os pais. “Meu pé esquerdo caiu, então eu tropeçava nas coisas o tempo todo. Sempre me envolvia em acidentes de carro. Não tinha filtro – ficava com raiva com muita facilidade.”

Seus pais souberam da pesquisa que estava sendo feita na Stanford Medicine e entraram em contato com ela; Arata é aceito como participante. Em 2018, os médicos implantaram cirurgicamente um dispositivo nas profundezas do cérebro e depois calibraram cuidadosamente a atividade elétrica do dispositivo para estimular as redes comprometidas pela lesão.

Depois de sofrer uma lesão cerebral traumática em um acidente de carro, Gina Arata não conseguia se concentrar o suficiente para ler. A implantação de um dispositivo em seu cérebro melhorou sua capacidade de concentração, sua memória e seu humor. Crédito: Cortesia da família Arata

Ela percebeu a diferença imediatamente: quando solicitada a listar itens no corredor de produtos hortifrutigranjeiros de um supermercado, ela conseguia eliminar frutas e vegetais. Então, uma das pesquisadoras desligou o aparelho e ela não conseguiu citar nenhum nome.

“Desde o transplante, nunca recebi uma multa por excesso de velocidade”, disse Arata. “Não viajo mais. Lembro quanto dinheiro tinha na conta bancária. Não sabia ler, mas depois do transplante comprei um livro, Onde os Crawdads cantamEu adorei e lembrei. E eu não tenho esse temperamento explosivo.

Um avanço no tratamento de lesões cerebrais

Para Arata e quatro outros, o dispositivo experimental de estimulação cerebral profunda restaurou, em vários graus, as capacidades cognitivas que tinham perdido devido a lesões cerebrais anos antes. A nova tecnologia, desenvolvida por pesquisadores da Stanford Medicine e colaboradores de outras instituições, é a primeira a se mostrar promissora contra deficiências de longo prazo causadas por lesões cerebrais traumáticas moderadas a graves.

Os resultados do ensaio clínico foram publicados no dia 4 de dezembro na revista Medicina natural.

Vivendo com lesão cerebral traumática

Mais de 5 milhões de americanos vivem com os efeitos duradouros de lesões cerebrais traumáticas moderadas a graves – dificuldade de concentração, lembrança e tomada de decisões. Embora muitos deles recuperem o suficiente para viverem de forma independente, as suas deficiências impedem-nos de regressar à escola ou ao trabalho e de retomar a sua vida social.

“Em geral, existem muito poucas abordagens de tratamento para estes pacientes”, disse Jamie Henderson, MD, professor de neurocirurgia e coautor sênior do estudo.

No entanto, o facto de estes pacientes terem saído do coma e terem recuperado uma boa parte da função cognitiva sugere que os sistemas cerebrais que suportam a atenção e o estado de alerta – a capacidade de permanecer acordado, prestar atenção a uma conversa e concentrar-se numa tarefa – foram relativamente fraco. Salvou.

Compreendendo e direcionando o cérebro

Esses sistemas conectam o tálamo, uma estação retransmissora nas profundezas do cérebro, a pontos em todo o córtex, a camada externa do cérebro, que controla as funções cognitivas superiores.

“Nesses pacientes, essas vias estavam praticamente intactas, mas tudo estava regulado negativamente”, disse Henderson, professor de John e Jane Bloom Robert e Ruth Halperin. “É como se as luzes estivessem apagadas e não houvesse eletricidade suficiente para ligá-las novamente.”

Jimmy Henderson. Crédito: Stanford Medicine

Em particular, uma área do tálamo chamada núcleo lateral central atua como um centro que regula muitos aspectos da consciência.

“O núcleo lateral central é otimizado para mover objetos extensivamente, mas seu ponto fraco é que, se você tiver uma lesão multifocal, ele tende a sofrer um impacto maior porque o impacto pode vir de quase qualquer lugar do cérebro”, disse Nicholas Schiff, MD. “. Weill Cornell Medicine, professor e co-autor sênior do estudo.

Os pesquisadores esperam que a estimulação elétrica precisa do núcleo lateral central e suas conexões reative essas vias, fazendo com que as luzes se acendam novamente.

Sucesso dos ensaios clínicos

No ensaio, os pesquisadores recrutaram cinco participantes com deficiências cognitivas permanentes mais de dois anos após sofrerem lesões cerebrais moderadas a graves. Eles tinham entre 22 e 60 anos e haviam sofrido os ferimentos de três a 18 anos antes.

O desafio era colocar o estimulador exatamente na área certa, que varia de pessoa para pessoa. Cada cérebro tem um formato diferente no início, e as lesões levaram a modificações adicionais.

“É por isso que desenvolvemos uma série de ferramentas para definir melhor o que é este campo”, disse Henderson. Os pesquisadores criaram um modelo virtual de cada cérebro, permitindo determinar a localização e o nível de estimulação que ativaria o núcleo lateral central.

Guiado por esses modelos, Henderson implantou cirurgicamente os dispositivos nos cinco participantes.

“É importante atingir a área com precisão”, disse ele. “Se você estiver alguns milímetros fora do alvo, estará fora da zona efetiva.”

Um momento pioneiro

Após uma fase de titulação de duas semanas para otimizar a estimulação, os participantes passaram 90 dias com o dispositivo funcionando 12 horas por dia.

Seu progresso foi medido por um teste padrão de velocidade de processamento mental, chamado Path Making Test, que envolve desenhar linhas conectando uma mistura de letras e números.

“É um teste muito sensível exatamente daquilo que estamos observando: a capacidade de focar, concentrar-se, planejar e fazer isso de maneira sensível ao tempo”, disse Henderson.

No final do período de tratamento de 90 dias, os participantes do teste melhoraram a sua velocidade em 32%, em média, excedendo em muito os 10% que os investigadores tinham como meta.

“A única coisa surpreendente é que tudo aconteceu da maneira que esperávamos, o que nem sempre é garantido”, disse Henderson.

Impacto na vida dos participantes

Para os participantes e suas famílias, as melhorias foram evidentes em suas vidas diárias. Retomaram atividades que pareciam impossíveis, como ler livros, assistir programas de TV, jogar videogame ou terminar a lição de casa. Eles se sentiam menos cansados ​​e podiam passar o dia sem tirar uma soneca.

O tratamento foi tão eficaz que os pesquisadores tiveram dificuldade em concluir a parte final do estudo. Eles planejaram uma fase de retirada às cegas, onde metade dos participantes seriam selecionados aleatoriamente para desligar seus dispositivos. Dois pacientes recusaram, não querendo aproveitar esta oportunidade. Dos três que participaram da fase de retirada, um foi selecionado aleatoriamente para desligar seu aparelho. Após três semanas sem estimulação, este participante teve um desempenho 34% mais lento no teste de trilha.

Avanços no tratamento de lesões cerebrais

O ensaio clínico é o primeiro a atingir esta área do cérebro em pacientes com lesão cerebral traumática moderada a grave e oferece esperança para muitos que alcançaram a recuperação.

“Este é um momento inovador”, disse Schiff. “Nosso objetivo agora é tentar tomar medidas sistemáticas para tornar isso uma cura. Este é um sinal suficiente para que façamos todos os esforços.”

Referência: “Estimulação cerebral profunda tálamica em lesão cerebral traumática: uma fase I, estudo de viabilidade randomizado” por Nicholas D. Schiff, Joseph T. Giacino, Christopher R. Batson, Eun Young Choi, Jonathan L. Baker, Kyle B. Sullivan, Andrew B. Janson, Michael Bergin, Helen M. Bronte Stewart, Jason Chua, Laurel D. George, Soria Dickman, Adam Fogarty, Linda M. Gerber, Mark Creel, Jose Maldonado, Matthew Radovan, Sodhin A. Shah, Jason Su, Nancy Temkin, Thomas Tordias, Jonathan D. Victor, Abigail Waters, Stephanie A. Kolakowski-Hayner, Joseph J. Vins, André J. Machado, Brian K. Raiz, Jimmy M. Henderson, 4 de dezembro de 2023, Medicina natural.
doi: 10.1038/s41591-023-02638-4

Pesquisadores do Weill Cornell Medical College, do Spaulding Rehabilitation Hospital em Boston, da Harvard Medical School, da Universidade de Utah, Universidade da FlóridaUniversidade Vanderbilt, universidade de WashingtonA Purdue University e a Cleveland Clinic também contribuíram para o estudo.

O estudo foi apoiado por financiamento da Iniciativa BRAIN dos Institutos Nacionais de Saúde e por uma bolsa do Centro de Ciência Translacional do Weill Cornell Medical College. Os implantes cirúrgicos foram fornecidos pela Medtronic.