PMC

Pathophysiology of Loss of Consciousness

Ważne jest rozróżnienie między utratą przytomności z przyczyn neurologicznych a innymi zastosowaniami terminu „nieświadomość” w psychologii lub filozofii. Podczas gdy nieświadomość psychologiczna odnosi się do stanu nieświadomości lub wypartych myśli,5 nieświadomość neurologiczna to śpiączka paralityczna.6 Ten stan neurologiczny reprezentuje formę dysfunkcji mózgu obejmującą albo półkule, albo głębokie struktury mózgu (w tym siatkowaty układ aktywujący, który reguluje cykle snu i czuwania7), albo oba te elementy. W stanie nieświadomości neurologicznej reakcje na świat zewnętrzny są prymitywne lub odruchowe i mogą być całkowicie nieobecne. Po ciężkim urazowym uszkodzeniu mózgu, wyjście ze śpiączki w stan wegetatywny nie zmienia faktu, że osoba jest nadal nieprzytomna, mimo że oczy mogą być otwarte. Dopiero na nieco wyższym poziomie funkcjonowania, znanym jako stan minimalnej świadomości, obserwujemy początek świadomości neurologicznej i zachowania wyższego rzędu wskazujące na świadomość świata zewnętrznego.8

Skala śpiączki Glasgow (GCS)9 została stworzona w celu oceny głębokości śpiączki spowodowanej urazowymi przyczynami utraty przytomności. Na wczesnym etapie tworzenia tej skali i związanej z nią skali Glasgow Outcome Scale (GOS)10 stało się jasne, że głębsze poziomy śpiączki mierzone niższymi wynikami w GCS wiążą się zwykle z gorszym rokowaniem i gorszym wynikiem w GOS u dorosłych11 i dzieci.12 Niższe wyniki w skali GCS wiążą się z dłuższym PTA,13 a w kilku badaniach wykazano, że PTA jest najlepszym pojedynczym czynnikiem prognostycznym wyników we wszystkich stopniach ciężkości urazowego uszkodzenia mózgu.14,15

Z dziesięcioleci doświadczeń na zwierzętach i doświadczeń z urazowym uszkodzeniem mózgu u ludzi wiemy, że wstrząśnienie mózgu często występuje bez LOC.6,16,17 Okresy krótkotrwałej utraty przytomności mogą być związane ze wstrząśnieniem mózgu. Uważa się, że utrata przytomności trwająca dłużej niż 30 minut wskazuje na poważniejszą formę uszkodzenia mózgu niż wstrząśnienie mózgu.18

Ważne prace doświadczalne na zwierzętach przeprowadzone prawie 30 lat temu przez Ommaya i Gennarelli6 wykazały, że 3 z 6 stopni ciężkości urazowego uszkodzenia mózgu można określić za pomocą łagodniejszych form uszkodzenia mózgu bez LOC (Tabela (Tabela1).1). Najłagodniejszą formą była przemijająca dezorientacja bez LOC lub amnezji. Drugi stopień obejmował dezorientację plus PTA bez utraty przytomności. Trzeci stopień obejmował dezorientację i PTA oraz amnezję wsteczną, ponownie bez LOC. Stopnie od IV do VI obejmują LOC związane ze stopniowo pogarszającymi się wynikami neurologicznymi. W każdym z tych stopni, odkształcenia ścinające tkanki mózgowej powodowały zmiany, które były wykrywane w pobliżu powierzchni korowej w łagodniejszych przypadkach, podczas gdy głębsze zmiany w mózgu były związane z poważniejszymi siłami biomechanicznymi.

Badania neuroobrazowe, takie jak rezonans magnetyczny19 i tomografia komputerowa20 są znane z wykrywania zmian urazowych w obrębie mózgu, przy czym rezonans magnetyczny jest bardziej czuły niż tomografia komputerowa.21,22 U osób, które nie straciły przytomności w wyniku urazu głowy, prawdopodobieństwo wystąpienia stłuczeń podkorowych jest mniejsze niż u osób, które straciły przytomność.20 Im dłuższy okres utraty przytomności, tym głębsza lokalizacja zmian wykrywanych w tomografii komputerowej23 i rezonansie magnetycznym.20 W przypadku stosunkowo łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu zmiany ogniskowe w tomografii komputerowej lub rezonansie magnetycznym zapowiadają gorsze rokowanie.13,16 Zmiany w mózgu spowodowane urazem mają dobrze opisane objawy neurobehawioralne, z których część obserwuje się podczas ostrego wstrząśnienia mózgu w wyniku rozproszonego uszkodzenia, wpływającego przede wszystkim na funkcje płatów czołowych, takie jak organizacja myślenia, przetwarzanie informacji, podejmowanie decyzji, planowanie i wykonywanie złożonych zadań.24

Siły zewnętrzne, które wpływają na ruch głowy, powodują naprężenia mechaniczne w tkance mózgowej, wytwarzając nagłe wyładowanie elektryczne lub depolaryzację komórek nerwowych w całym mózgu.25 LOC może wystąpić tylko z tego powodu. Depolaryzacja elektryczna prowadzi do wyrzutu neurotransmiterów w mózgu, a kaskada zmian neurochemicznych powoduje pobudzenie i uszkodzenie komórek nerwowych. Następujące po tym zmiany metaboliczne można zmierzyć za pomocą zaawansowanych technik neuroobrazowania funkcjonalnego, takich jak pozytonowa tomografia emisyjna (PET).26

Mikroskopy elektronowe o dużej mocy wykorzystano do analizy zmian w tkance mózgowej po przyłożeniu łagodnych sił urazowych.27 Jeśli zwierzęta doświadczalne zostaną uśmiercone natychmiast po przyłożeniu siły urazowej, projekcje komórek nerwowych, zwane aksonami, wydają się prawidłowe; jeśli jednak zwierzęciu pozwoli się przetrwać uraz przez kilka godzin, dochodzi do obrzęku aksonów, a następnie do degeneracji. Wiadomo, że w przypadku łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu dochodzi do zmian neurochemicznych28 i strukturalnych,29,30 a następnie do opóźnionych skutków rozproszonego uszkodzenia aksonalnego,27. Mimo to nie jest jasne, czy najłagodniejsza forma wstrząśnienia mózgu, taka jak powodująca przejściową dezorientację bez amnezji, prowadzi do tych zmian anatomicznych.

Badania mózgowego metabolizmu glukozy w urazowym uszkodzeniu mózgu u ludzi nie wykazały związku między LOC a metabolicznymi perturbacjami, które następują po urazie. Metabolizm glukozy u pacjentów, którzy doznali wstrząśnienia mózgu, ale są w pełni przytomni w momencie skanowania PET, nie różni się istotnie od tych, którzy są w śpiączce w momencie badania.26 Możemy jednak nie doceniać czasu, jakiego potrzebuje mózg, aby odzyskać sprawność po wstrząśnieniu mózgu, ponieważ nawet po łagodnym urazowym uszkodzeniu mózgu zaburzenia metaboliczne wymagają około 10 dni, aby ustąpić.31

Badania neuropsychologiczne są najbardziej czułą miarą zaburzeń funkcji poznawczych po wstrząśnieniu mózgu i najbardziej użyteczną metodą określania gotowości do powrotu do gry. Badania z użyciem testów neuropsychologicznych po wstrząśnieniu mózgu nie wykazały różnic między osobami, które straciły przytomność a tymi, które jej nie straciły.32,33 Testy te są zazwyczaj przeprowadzane kilka dni po wstrząśnieniu mózgu i zazwyczaj nie są wykonywane w warunkach sportowych, ale raczej w gabinecie lekarskim jako ocena kontrolna. Najbardziej efektywnym sposobem wykorzystania tych narzędzi jest przeprowadzenie testów przed urazem u każdego zawodnika, tak aby wyniki uzyskane po urazie można było porównać z indywidualnymi wynikami wyjściowymi. Niektóre amatorskie drużyny sportowe stosują tę technikę, a takie testy stały się standardową częścią protokołów oceny wstrząśnienia mózgu w niektórych programach futbolowych w college’u34 i National Hockey League.35 National Football League wprowadziła podobny program. Byłem zaangażowany w koordynację programu testów neuropsychologicznych dla Chicago Bears przez ostatnie 7 lat. Jeśli jednak funkcje poznawcze nie są oceniane w ciągu kilku minut od urazu, traci się możliwość rozróżnienia stopni wstrząśnienia mózgu.

Boczne badanie stanu psychicznego może być ważne i przydatne w dokumentowaniu skutków wstrząśnienia mózgu. Ostatnio donieśliśmy, że deficyty neurokognitywne można wykryć natychmiast po nawet łagodnych wstrząśnieniach mózgu u zawodników piłki nożnej za pomocą Standardowej Oceny Wstrząśnienia mózgu (SAC).36 W 30-punktowej skali SAC spadek o 3 punkty w stosunku do wartości wyjściowej sprzed urazu zaobserwowano u 76 sportowców, którzy doświadczyli przejściowej dezorientacji bez PTA lub LOC. U ośmiu zawodników, którzy mieli PTA bez LOC, spadek wyniósł 4,5 punktu, a u 7 zawodników, którzy mieli krótkotrwałe LOC, spadek wyniósł 14 punktów (Tabela (Tabela2).2). Tylko najłagodniejsza forma wstrząśnienia mózgu była związana z szybkim powrotem funkcji poznawczych poprzez ponowne badanie w 15 minut po urazie. Grupa z PTA uległa pewnej poprawie, ale nie odzyskała wyjściowego poziomu sprawności. Grupa z LOC nie wykazała praktycznie żadnej poprawy funkcji poznawczych do 15 minut po urazie.37 Badanie to jest pierwszym, które pokazuje, że zaburzenia funkcji umysłowych mogą być mierzone bezpośrednio po wstrząśnieniu mózgu w celu określenia ciężkości urazu. Wyniki tego badania są najbardziej zgodne ze skalą klasyfikacji opublikowaną przez Colorado Medical Society.38,39

.