Forscher haben die Ursache und mögliche Behandlung von Phantomschmerzen gefunden

Forscher haben die Ursache für chronische und derzeit unheilbare Schmerzen bei Patienten nach Amputation einer Extremität und schwerwiegenden Nervenschäden identifiziert. Eine mögliche Behandlung für dieses Problem besteht darin, die Fähigkeiten der künstlichen Intelligenz zu nutzen.

Nach der populären, aber eher kontroversen Theorie ist Phantomschmerz nach Gliedmaßenverlust das Ergebnis einer unzureichenden Reorganisation der peripheren und zentralen Strukturen des Nervensystems, die zusammen das sensorische System bilden. Ein solches System im menschlichen Körper ist für die Wahrnehmung verschiedener Signale verantwortlich. Es besteht aus Rezeptoren, Nervenbahnen und dem Teil des Gehirns, der für die Wahrnehmung verantwortlich ist. Wir alle kennen die bekanntesten Sensorsysteme. Dazu gehören Berührung, Geruch, Sehen, Hören und Schmecken sowie der Vestibularapparat. Wenn sich zwischen der Bewegung und der Wahrnehmung dieser Bewegung eine Nichtübereinstimmung bildet, tritt Phantomschmerz auf. Einfach ausgedrückt, "sendet" das Gehirn ein Signal an das amputierte Glied und erhält keine Rückgabe, Muskelreaktionen.

Rehabilitationsbehandlungen wie taktile Stimulation, myoelektrische Prothesen , Replantation von Gliedmaßen und Spiegeltherapie lindern Schmerzen. Jüngste Erkenntnisse haben die Forscher jedoch dazu veranlasst, das umstrittene sensorisch-motorische Modell der Perestroika in Frage zu stellen, insbesondere im Hinblick auf motorische Vorstellungen von Phantomschmerzen.

Ein Forscherteam der Universität Osaka (Japan) nutzte zusammen mit Wissenschaftlern aus Cambridge eine Neurocomputer-Schnittstelle , um eine Gruppe von 10 Personen auf die Steuerung eines Roboterarms vorzubereiten.

Die Standard-Neurocomputer-Schnittstelle verwendet normalerweise die sogenannte " biologische Rückkopplungsmethode "". Damit können Gehirn und Computer in die entgegengesetzte Richtung interagieren. Wissenschaftler nutzten die Schnittstelle, um die neuronale Aktivität der intellektuellen Handlungen zu entschlüsseln, die der Patient benötigt, um das „Phantom“ des Arms zu bewegen. Dann transformierten sie die entschlüsselte Phantombewegung des Arms und sendeten mithilfe künstlicher Intelligenz ein Signal von diesem an das „Innere“ der Neuroprothese.

In der Abbildung unten sehen Sie ein Diagramm, das den Lernprozess beschreibt. Die Patienten mussten den Armprothesen kontrollieren, indem sie in jedem Experiment das „Phantom“ des Arms bewegten. Danach bewerteten die Forscher ihr Schmerzniveau. Anschließend trainierten die Patienten 10 Minuten lang mit einer Neurocomputer-Schnittstelle.



„Obwohl die Hand weg ist, haben Menschen mit Phantomschmerzen immer noch das Gefühl, dass es eine Hand gibt. Grundsätzlich äußert sich dies in einem schmerzhaften Gefühl wie Brennen oder Überempfindlichkeit. Herkömmliche Schmerzmittel sind in dieser Situation unwirksam, sagte Studienkoautor Ben Seymour, Neurowissenschaftler am Department of Engineering der Universität Cambridge. "Wir wollten eine technologiebasierte Behandlung im Gegensatz zur medikamentösen Therapie entwickeln."

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Patienten mit chronischen Schmerzen, die mit Amputation oder Nervenschäden verbunden sind, „gekreuzte Drähte“ in dem Teil des Gehirns haben, der für Empfindung und Bewegung verantwortlich ist. Durch die Korrektur dieser Verletzung können die Schmerzen geheilt werden. Die Ergebnisse der Studie können zur Behandlung anderer chronischer Schmerzen verwendet werden. Zum Beispiel Schmerzen aufgrund von Arthritis.

Der Teil des Gehirns, der für die motorische Aktivität verantwortlich ist, funktioniert gut, erhält jedoch kein sensorisches Feedback. Wenn ein Patient aus der Gruppe versuchte, die Prothese zu kontrollieren und die Bewegung einer abwesenden Hand mit dem „beschädigten“ Teil des Gehirns zu verbinden, verstärkte dies nur die Schmerzen. Dann änderten die Forscher die Taktik und beschlossen, den „falschen“ Teil zu trainieren. Dem Gehirn eines Patienten, der keine linke Hand hat, wurde beigebracht, die Prothese zu bewegen, indem die mit seiner rechten Hand verbundenen Bewegungen dekodiert wurden. Bei Patienten mit Amputation der rechten Hand funktioniert der inverse Mechanismus. Als die Probanden in einer solchen "unlogischen" Technik geschult wurden, stellten sie fest, dass ihre Schmerzen signifikant abgenommen hatten. Als die Patienten lernten, den Arm auf diese Weise zu steuern, nutzten sie die Plastizität des sensorischen Systems - die Fähigkeit des Gehirns, sich neu zu strukturieren und neue Dinge zu lernen.

Obwohl die Ergebnisse vielversprechend sind, warnt Seymour, dass der Effekt nur vorübergehend ist. Um es gut zu studieren und zu einer idealen, teuren Ausrüstung zu bringen, ist es erforderlich. Der Wissenschaftler geht jedoch davon aus, dass die Behandlung auf der Grundlage ihrer Technik innerhalb von 5 bis 10 Jahren verfügbar sein wird. Idealerweise möchten sie Geräte entwickeln, die Patienten zu Hause verwenden oder mit Physiotherapie kombinieren können. Wissenschaftler sind sich sicher, dass die Kombination von Methoden der künstlichen Intelligenz mit neuen Technologien ein vielversprechender Bereich für die Behandlung von Schmerzen sowie ein wichtiger Forschungsbereich für die weitere Zusammenarbeit zwischen Japan und Großbritannien ist.

Allein in Großbritannien werden jährlich ca. 5.000 Amputationen von Gliedmaßen durchgeführt. Am häufigsten tritt die Notwendigkeit einer solchen Operation bei Patienten mit Diabetes des ersten oder zweiten Typs auf. In den meisten Fällen spüren Menschen, die sich für eine Amputation entschieden haben oder einen schweren Nervenschaden erlitten haben, der zu einem Gefühlsverlust in der Hand führt, weiterhin die Existenz der betroffenen Seite, als ob sie vorhanden wäre - 50-80% dieser Patienten leiden unter chronischen Phantomschmerzen.

Source: https://habr.com/ru/post/de398755/