PMC

Pathophysiology of Loss of Consciousness

On tärkeää erottaa toisistaan neurologisesta syystä johtuva tajuttomuus ja muut psykologian tai filosofian termien ”tajuttomuus” käytöt. Siinä missä psykologinen tajuttomuus viittaa tietämättömyyden tai tukahdutettujen ajatusten tilaan,5 neurologinen tajuttomuus on halvauksellinen kooma.6 Tämä neurologinen tila edustaa eräänlaista aivojen toimintahäiriötä, jossa on osallisena joko aivopuoliskot tai aivojen syvät rakenteet (mukaan luettuna retikulaarinen aktivoiva systeemi, joka säätelee uni- ja heräämisjaksoja7 ) tai molemmat. Neurologisessa tajuttomuustilassa reaktiot ulkoiseen maailmaan ovat primitiivisiä tai refleksiivisiä, ja ne voivat puuttua kokonaan. Vakavan traumaattisen aivovamman jälkeen koomasta vegetatiiviseen tilaan siirtyminen ei muuta sitä tosiasiaa, että henkilö on edelleen tajuton, vaikka silmät ovatkin auki. Vasta jonkin verran korkeammalla toiminnallisella tasolla, jota kutsutaan minimaalisen tietoisuuden tilaksi, alkaa neurologinen tietoisuus ja korkeamman tason käyttäytyminen, joka osoittaa tietoisuutta ulkomaailmasta.8

Glasgow’n kooma-asteikko (Glasgow Coma Scale, GCS)9 luotiin arvioimaan kooman syvyyttä traumaattisten tajuttomuuden syiden vuoksi. Jo varhaisessa vaiheessa tämän asteikon ja siihen liittyvän Glasgow Outcome Scale (GOS)10 laatimista kävi selväksi, että syvempi kooma, jota mitataan GCS:n alhaisemmilla pistemäärillä, merkitsee tyypillisesti huonompaa ennustetta ja huonompaa lopputulosta GOS:n perusteella aikuisilla11 ja lapsilla12 . Alemmat GCS-pisteet liittyvät pidempään PTA:han13 , ja useat tutkimukset ovat osoittaneet PTA:n olevan paras yksittäinen ennustaja kaikkien traumaattisen aivovamman vaikeusasteiden lopputulokselle.14,15

Kymmeniä vuosia kestäneiden eläinkokeiden ja ihmisillä saadun kokemuksen perusteella tiedämme, että aivotärähdys tapahtuu tavallisesti ilman tajuttomuutta.6,16,17 Lyhytaikaiset tajuttomuusjaksot voivat liittyä aivotärähdykseen. Yli 30 minuuttia kestävän tajuttomuuden ajatellaan viittaavan aivotärähdystä vakavampaan aivovamman muotoon.18

Ommayan ja Gennarellin6 lähes 30 vuotta sitten tekemä tärkeä koe-eläintutkimus osoitti, että kolmesta kuudesta aivovamman vaikeusasteesta kolme voidaan määrittää lievemmillä aivovamman muodoilla, joihin ei liity tajuttomuutta (taulukko (Taulukko1).1). Lievin muoto oli ohimenevä sekavuus ilman tajuttomuutta tai muistinmenetystä. Toiseen asteeseen kuului sekavuus ja PTA ilman tajuttomuutta. Kolmanteen luokkaan kuuluivat sekavuus ja PTA sekä retrogradinen muistinmenetys, jälleen ilman tajuttomuutta. Luokkiin IV-VI kuuluu tajuttomuus, johon liittyy asteittain huonommat neurologiset tulokset. Kussakin näistä luokista aivokudokseen kohdistuvat leikkausrasitukset aiheuttivat vaurioita, jotka havaittiin lähellä aivokuoren pintaa lievemmissä tapauksissa, kun taas syvemmällä aivoissa olevat vauriot liittyivät vakavampiin biomekaanisiin voimiin.

Neurokuvantamistutkimusten, kuten magneettikuvauksen19 ja tietokonetomografian20 , tiedetään havaitsevan aivojen sisällä olevat traumaattiset vauriot, ja magneettikuvaus on tietokonetomografia-kuvausta herkempi21,22 . Henkilöillä, jotka eivät ole menettäneet tajuntaansa päävamman seurauksena, on vähemmän todennäköisesti subkortikaalisia ruhjeita kuin henkilöillä, jotka ovat menettäneet tajuntansa20. Mitä pidempään tajuttomuus kestää, sitä syvemmällä sijaitsevat CT- ja MRI-kuvauksessa23 havaitut vauriot.20 Suhteellisen lievän traumaattisen aivovamman yhteydessä CT- tai MRI-kuvauksessa havaitut fokaaliset vauriot ennustavat huonompaa lopputulosta.13,16 Traumasta johtuvilla aivovaurioilla on hyvin kuvattuja hermostollisia ilmenemismuotoja, joista osa näkyy akuutin aivotärähdyksen aikana diffuusien vaurioiden seurauksena, jotka vaikuttavat ensisijaisesti otsalohkon toimintoihin, kuten ajattelun organisointiin, tiedonkäsittelyyn, päätöksentekoon, suunnitteluun ja monitahoisten toimintojen suorittamiseen.24

Pään liikkeisiin vaikuttavat ulkoiset voimat aiheuttavat aivokudoksessa mekaanista rasitusta, joka saa aikaan äkillisen sähköpurkauksen tai hermosolujen depolarisaation kaikkialla aivoissa.25 Tajuttomuus voi syntyä jo pelkästään tästä vaikutuksesta. Tämä sähköinen depolarisaatio johtaa hermovälittäjäaineiden purkautumiseen aivoissa, ja neurokemiallisten muutosten kaskadi johtaa hermosoluja kiihottaviin ja vahingoittaviin vaikutuksiin. Tätä seurannutta aineenvaihdunnan uudelleenjärjestelyä voidaan mitata kehittyneillä toiminnallisilla neurokuvantamistekniikoilla, kuten positroniemissiotomografialla (PET-skannauksella).26

Korkeatehoisia elektronimikroskooppeja on käytetty aivokudoksen muutosten analysoimiseen lievien traumaattisten voimien kohdistamisen jälkeen.27 Jos nämä koe-eläimet uhrataan välittömästi traumaattisen voiman kohdistamisen jälkeen, aksoneiksi kutsutut hermosolujen ulokkeet näyttävät normaaleilta; jos eläimen annetaan kuitenkin selviytyä vammasta useiden tuntien ajan, syntyy aksonien turpoamista ja myöhemmin rappeutumista. Neurokemiallisia28 ja rakenteellisia muutoksia29,30 , joita seuraavat diffuusin aksonivaurion27 viivästyneet vaikutukset, tiedetään tapahtuvan lievän aivovamman yhteydessä. Silti ei ole selvää, johtaako aivotärähdyksen lievin muoto, kuten ohimenevää sekavuutta ilman muistinmenetystä aiheuttava aivotärähdys, näihin anatomisiin muutoksiin.

Aivojen glukoosiaineenvaihduntaa koskevat tutkimukset ihmisen traumaattisen aivovamman yhteydessä eivät ole osoittaneet yhteyttä tajunnanmenetyksen (LOC) ja vammaa seuraavien aineenvaihduntahäiriöiden välillä. Aivotärähdyksen saaneiden, mutta PET-kuvauksen aikaan täysin virkeänä olevien potilaiden glukoosiaineenvaihdunta ei eroa merkittävästi niistä potilaista, jotka ovat koomassa testaushetkellä.26. Saatamme kuitenkin aliarvioida ajan, jonka aivot tarvitsevat toipuakseen aivotärähdyksestä, sillä jopa lievän aivovamman jälkeen aineenvaihdunnan häiriöt vaativat noin 10 päivää hävitäkseen.31

Neuropsykologinen testaus on herkin kognitiivisen toimintahäiriön mittarimme aivotärähdyksen jälkeen, ja se on käyttökelpoisin menetelmä, jolla voidaan määritellä valmius palata pelaamaan. Neuropsykologisia testejä aivotärähdyksen jälkeen käyttävissä tutkimuksissa ei ole pystytty osoittamaan eroa tajuntansa menettäneiden ja niiden välillä, jotka eivät ole menettäneet tajuntaansa.32,33 Nämä testit tehdään tyypillisesti päiviä aivotärähdyksen jälkeen, eikä niitä yleensä tehdä urheiluympäristössä vaan pikemminkin lääkärin vastaanotolla seuranta-arviona. Tehokkain tapa käyttää näitä välineitä on saada jokaiselle urheilijalle ennen vammaa tehdyt testit, jotta vamman jälkeisiä tuloksia voidaan verrata yksilölliseen lähtötason suorituskykyyn. Jotkin amatööriurheilujoukkueet käyttävät tätä tekniikkaa, ja tällaisista testeistä on tullut vakio-osia aivotärähdyksen arviointiprotokollia joissakin yliopistojen jalkapallo-ohjelmissa34 ja kansallisessa jääkiekkoliigassa.35 Kansallinen jalkapalloliiga (National Football League) on ottanut käyttöön samanlaisen ohjelman. Olen ollut mukana koordinoimassa Chicago Bearsin neuropsykologista testausohjelmaa viimeiset seitsemän vuotta. Jos kognitiivisia toimintoja ei kuitenkaan arvioida minuuttien kuluessa vammasta, aivotärähdyksen luokkien välinen ero katoaa.

Mielentilatutkimus voi olla pätevä ja hyödyllinen aivotärähdyksen vaikutusten dokumentoinnissa. Raportoimme hiljattain, että neurokognitiiviset puutteet voidaan havaita välittömästi jopa lievien aivotärähdysten jälkeen jalkapalloilijoilla standardoidulla aivotärähdyksen arvioinnilla (Standardized Assessment of Concussion, SAC).36 30-portaisella SAC-asteikolla 76 urheilijalla, joilla oli ohimenevää sekavuutta ilman PTA:ta tai tajunnanmenetystä, havaittiin 3 pisteen lasku vammaa edeltävään lähtötasoon verrattuna. Kahdeksan pelaajaa, joilla oli PTA ilman tajuttomuutta, putosi 4,5 pistettä, ja seitsemän pelaajaa, joilla oli lyhyt tajuttomuus, putosi 14 pistettä (taulukko (Table2).2). Ainoastaan aivotärähdyksen lievimpään muotoon liittyi kognitiivisten toimintojen nopea palautuminen 15 minuutin kuluttua vammasta tehdyissä uusintatesteissä. Ryhmä, jolla oli PTA, parani jonkin verran, mutta ei saavuttanut lähtötasoa. LOC-ryhmässä kognitiiviset toiminnot eivät parantuneet käytännössä lainkaan 15 minuuttia vamman jälkeen.37 Tämä tutkimus on ensimmäinen, joka osoittaa, että henkisten toimintojen häiriöt voidaan mitata välittömästi aivotärähdyksen jälkeen vamman vakavuuden määrittämiseksi. Tämän tutkimuksen tulokset vastaavat parhaiten Coloradon lääketieteellisen yhdistyksen julkaisemaa luokitusasteikkoa.38,39