PMC

Pathophysiology of Loss of Consciousness

Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen bewusteloosheid door een neurologische oorzaak en andere gebruiken van de term “bewusteloosheid” in de psychologie of filosofie. Terwijl psychologische bewusteloosheid verwijst naar een toestand van onbewustheid of onderdrukte ideeën,5 is neurologische bewusteloosheid een paralytische coma.6 Deze neurologische toestand vertegenwoordigt een vorm van hersen disfunctie waarbij ofwel de hemisferen of de diepe structuren van de hersenen (met inbegrip van het reticulaire activerende systeem, dat de slaap en waak cycli regelt7), of beide betrokken zijn. In de neurologisch onbewuste toestand zijn de reacties op de buitenwereld primitief of reflexmatig en soms geheel afwezig. Na ernstig traumatisch hersenletsel verandert het uit een coma komen in een vegetatieve toestand niets aan het feit dat het individu nog steeds bewusteloos is, ook al kunnen de ogen open zijn. Pas in het iets hogere niveau van functioneren dat bekend staat als de minimaal bewuste toestand zien we het begin van neurologisch bewustzijn en gedragingen op hoger niveau die wijzen op een bewustzijn van de buitenwereld.8

De Glasgow Coma Scale (GCS)9 werd gecreëerd om de diepte van coma te beoordelen als gevolg van traumatische oorzaken van bewusteloosheid. Al vroeg in de ontwikkeling van deze schaal en de bijbehorende Glasgow Outcome Scale (GOS),10 werd duidelijk dat diepere niveaus van coma, zoals gemeten door lagere scores op de GCS, typisch een slechtere prognose en slechtere uitkomst op de GOS bij volwassenen11 en kinderen12 met zich meebrengen. Lagere GCS-scores worden geassocieerd met een langere PTA,13 en verschillende studies hebben aangetoond dat PTA de beste voorspeller is van het resultaat van alle ernst van traumatisch hersenletsel.14,15

Vanuit tientallen jaren van dierexperimenten en menselijke ervaring met traumatisch hersenletsel weten we dat hersenschudding vaak optreedt zonder LOC.6,16,17 Perioden van korte bewusteloosheid kunnen geassocieerd worden met hersenschudding. Bewusteloosheid die langer dan 30 minuten duurt wordt geacht te duiden op een ernstiger vorm van hersenletsel dan hersenschudding.18

Belangrijk proefdierwerk bijna 30 jaar geleden door Ommaya en Gennarelli6 toonde aan dat 3 van de 6 gradaties van ernst van traumatisch hersenletsel konden worden bepaald met mildere vormen van hersenletsel waarbij LOC niet optrad (Tabel (Tabel1).1). De mildste vorm was die van voorbijgaande verwardheid zonder LOC of amnesie. De tweede graad omvatte verwardheid plus PTA zonder bewusteloosheid. De derde graad omvatte verwardheid en PTA plus retrograde amnesie, eveneens zonder LOC. De graden IV tot en met VI gaan gepaard met bewusteloosheid en steeds slechter wordende neurologische resultaten. Binnen elk van deze graden veroorzaakten schuifspanningen op hersenweefsel laesies die in mildere gevallen dicht bij het corticale oppervlak werden waargenomen, terwijl dieper gelegen laesies in de hersenen in verband werden gebracht met ernstiger biomechanische krachten.

Neuro-imaging studies zoals MRI19 en CT20 scans zijn bekend om traumatische letsels in de hersenen te detecteren, waarbij MRI scans gevoeliger zijn dan CT scans.21,22 Personen die niet bewusteloos zijn geraakt door een hoofdtrauma hebben minder kans op subcorticale kneuzingen dan personen die wel bewusteloos zijn geraakt.20 Hoe langer de periode van bewusteloosheid, hoe dieper de locatie van de laesies die door CT23 en MRI scan worden gedetecteerd.20 In gevallen van relatief mild traumatisch hersenletsel voorspellen focale laesies op CT of MRI scans een slechtere uitkomst.13,16 Hersenletsels als gevolg van trauma hebben goed beschreven neurogedragsmatige manifestaties, waarvan sommige worden gezien tijdens acute hersenschudding als gevolg van diffuse schade die voornamelijk frontale kwabfuncties beïnvloedt, zoals organisatie van het denken, informatieverwerking, besluitvorming, planning, en het uitvoeren van complexe taken.24

Externe krachten die de beweging van het hoofd beïnvloeden, veroorzaken mechanische spanning in het hersenweefsel, waardoor een plotselinge elektrische ontlading of depolarisatie van zenuwcellen in de hersenen optreedt.25 LOC kan alleen al door dit effect ontstaan. Deze elektrische depolarisatie leidt tot een uitstorting van neurotransmitters in de hersenen, en een cascade van neurochemische veranderingen resulteert in excitatoire en beschadigende effecten op de zenuwcellen. De daaropvolgende metabolische herschikking kan worden gemeten met geavanceerde functionele neuro-beeldvormingstechnieken zoals positron emissie tomografie (PET) scanning.26

Elektronenmicroscopen met een hoog vermogen zijn gebruikt om veranderingen in hersenweefsel te analyseren na toepassing van lichte traumatische krachten.27 Als deze proefdieren onmiddellijk na de toepassing van de traumatische kracht worden opgeofferd, lijken de zenuwcelprojecties die axonen worden genoemd, normaal; als het dier de verwonding echter enkele uren mag overleven, treedt axonale zwelling en later degeneratie op. Neurochemische28 en structurele veranderingen,29,30 gevolgd door de vertraagde effecten van diffuus axonaal letsel,27 zijn bekend dat ze optreden bij licht traumatisch hersenletsel. Toch is het niet duidelijk of de mildste vorm van hersenschudding, zoals die welke voorbijgaande verwardheid zonder amnesie veroorzaakt, tot deze anatomische veranderingen leidt.

Studies naar het cerebrale glucosemetabolisme bij menselijk traumatisch hersenletsel hebben geen relatie aangetoond tussen LOC en de metabole verstoringen die op het letsel volgen. Het glucosemetabolisme van patiënten die een hersenschudding hebben opgelopen, maar volledig alert zijn op het moment van de PET-scan, verschilt niet significant van dat van patiënten die comateus zijn op het moment van de test.26 Het is echter mogelijk dat we de tijd die de hersenen nodig hebben om te herstellen van een hersenschudding onderschatten, omdat zelfs na licht traumatisch hersenletsel metabolische afwijkingen ongeveer 10 dagen nodig hebben om op te lossen.31

Neuropsychologische tests zijn onze meest gevoelige maatstaf voor cognitieve disfunctie na een hersenschudding, en het is de meest bruikbare methode om te bepalen of men klaar is om weer te gaan spelen. Studies met neuropsychologische tests na een hersenschudding hebben geen verschil kunnen aantonen tussen degenen die het bewustzijn verloren en degenen die dat niet deden.32,33 Deze tests worden meestal uitgevoerd dagen na de hersenschudding en meestal niet in een sportomgeving, maar eerder in een medische kantooromgeving als een follow-up evaluatie. De meest krachtige manier om deze instrumenten te gebruiken is het verkrijgen van pre-injury testen op elke atleet, zodat post-injury scores kunnen worden vergeleken met individuele baseline prestaties. Sommige amateursportteams gebruiken deze techniek, en dergelijke tests zijn standaardonderdelen geworden van de evaluatieprotocollen voor hersenschuddingen van sommige college-voetbalprogramma’s34 en de National Hockey League.35 De National Football League heeft een soortgelijk programma ingevoerd. Ik ben de laatste 7 jaar betrokken geweest bij het coördineren van het neuropsychologisch testprogramma voor de Chicago Bears. Als de cognitieve functies echter niet binnen enkele minuten na het letsel worden geëvalueerd, gaat het onderscheid tussen de gradaties van hersenschudding verloren.

Het testen van de mentale status aan de zijlijn kan valide en nuttig zijn bij het documenteren van de effecten van een hersenschudding. Wij rapporteerden onlangs dat neurocognitieve stoornissen onmiddellijk na zelfs milde hersenschuddingen bij voetbalspelers kunnen worden gedetecteerd met de Standardized Assessment of Concussion (SAC).36 Op de 30-punts SAC-schaal werd een daling van 3 punten ten opzichte van de uitgangssituatie voor het letsel gezien bij 76 atleten die voorbijgaande verwardheid zonder PTA of LOC ervoeren. Acht spelers die PTA hadden zonder LOC daalden 4.5 punten, en 7 spelers die kort LOC hadden daalden 14 punten (Tabel (Tabel2).2). Alleen de mildste vorm van hersenschudding werd geassocieerd met snel herstel van cognitieve functies bij een hertest na 15 minuten na het letsel. De groep met PTA verbeterde enigszins, maar bereikte niet meer het basisniveau van de prestaties. De LOC-groep vertoonde vrijwel geen verbetering in cognitieve functies na 15 minuten na het letsel.37 Deze studie is de eerste die aantoont dat stoornissen in de mentale functie onmiddellijk na een hersenschudding kunnen worden gemeten om de ernst van het letsel vast te stellen. De bevindingen van deze studie komen het meest overeen met de gradatieschaal gepubliceerd door de Colorado Medical Society.38,39