Neue Ansätze in der sensorischen Stimulation zur Behandlung chronischer Bewusstseinsstörungen

Die Neuropsychologin Lidia García Pérez erklärt die neuen Vorschläge zur sensorischen Stimulation bei Bewusstseinsstörungen.

Sensorische Stimulationsprogramme haben eine lange Geschichte in der Neurorehabilitation und gehören zu den häufigsten therapeutischen Optionen bei der Behandlung globaler Bewusstseinsstörungen nach schweren Hirnschäden[1].

Die zugrunde liegende Idee ist, dass angereicherte Umgebungen die neuronale Plastizität fördern und somit die Genesung dieser Patienten unterstützen[2, 1]. Allerdings kommen verschiedene aktuelle systematische Übersichtsarbeiten[3, 4, 5, 6], darunter eine der Cochrane Collaboration[3], zu dem Schluss, dass es nach wie vor an zuverlässigen Belegen fehlt, um die Wirkung der sensorischen Stimulation bei Patienten mit globalen Bewusstseinsstörungen (Komazustand, vegetativer Zustand oder Wachheit ohne Reaktion, minimaler Bewusstseinszustand) zu belegen oder zu kontrollieren.

Auf der anderen Seite gab es in den letzten Jahren Fortschritte im Verständnis des Gehirns allgemein und der Bewusstseinsstörungen im Speziellen, und es sind neue Paradigmen und theoretische Konzepte entstanden, die eine Überprüfung erfordern, ob die Hauptmerkmale der sensorischen Stimulation noch angemessen sind im Hinblick auf das heutige Wissen.

Kürzlich hat Frontiers in Human Neuroscience eine Arbeit veröffentlicht[2], in der die Autoren die Hauptmerkmale der sensorischen Stimulation untersuchen, bewerten, welche überholt sind und welche nicht, und einige Änderungen vorschlagen, die mit dem aktuellen Wissen und den theoretischen Perspektiven übereinstimmen.

In diesem Beitrag spreche ich kurz über die sensorische Stimulation und das heutige Verständnis von Bewusstsein und Bewusstseinsstörungen, bevor ich eine Zusammenfassung der genannten Arbeit präsentiere.

Aktuelle Auffassung von Bewusstsein und globalen Bewusstseinsstörungen.

Traditionell wurden der normale Bewusstseinszustand und die Bewusstseinsstörungen (Koma-, vegetativer Zustand oder Wachheit ohne Reaktion und minimaler Bewusstseinszustand) anhand zweier Komponenten definiert:

• Das Arousal (das Ausmaß an Wachheit oder Aktivierung, „bei Bewusstsein sein“), definiert als Fähigkeit, aufzuwachen und den Schlaf-Wach-Rhythmus aufrechtzuerhalten.
• Das Awareness (Inhalt des Bewusstseins oder „bewusst sein“), definiert als Fähigkeit, verschiedene sensorische Reize zu integrieren zu einem Wissen, das es uns ermöglicht, uns selbst und unser Umfeld wahrzunehmen[7].

Der Komazustand ist typischerweise eine vorübergehende Phase, in der der Patient weder Arousal noch Awareness aufweist und mit geschlossenen Augen verbleibt, ohne auf Stimuli zu reagieren oder zu kommunizieren.

Im vegetativen Zustand oder Wachzustand ohne Reaktion zeigt der Patient geöffnete Augen, was die Erhaltung des aufsteigenden retikulären Aktivierungssystems und damit Arousal widerspiegelt. Da er jedoch nicht in der Lage ist, ein bestimmtes Verhalten zu zeigen, gilt er als ohne Bewusstsein bzw. Awareness.

Und schließlich sind im minimalen Bewusstseinszustand Patienten in der Lage, Verhaltensweisen zu zeigen, die zwar variabel, aber reproduzierbar sind. Daher wird angenommen, dass sie neben Arousal auch Awareness besitzen[8].

Allerdings wurden in den letzten Jahren Bewusstseinsmechanismen mit neuen Konzepten wie verteilte Information[9], interagierende kortikale Areale und Hirnkonnektivität [10, 11] in Verbindung gebracht. Derzeit wird Bewusstsein als die Fähigkeit eines Systems gesehen, Informationen zu integrieren, was offenbar von der Fähigkeit des Gehirns abhängt, komplexe Aktivitätsmuster zu unterstützen, die zwischen interagierenden kortikalen Arealen verteilt sind[2].

In Übereinstimmung mit dieser Perspektive wurden Bewusstseinsstörungen kürzlich als ein Disconnectionssyndrom neu definiert, bei dem eine funktionelle und/oder strukturelle Unterbrechung im mesokortikalen-estriato-pallidothalamokortikalen Kreislauf die Wiedererlangung der bewussten Reaktionsfähigkeit beeinträchtigt[12], eine Ansicht, die durch zahlreiche aktuelle Evidenzlinien gestützt wird[1].

Unter diesem konnektionistischen Paradigma treten neue theoretische Konzepte in den Vordergrund, weshalb es auch sinnvoll ist, neue Faktoren zu berücksichtigen bei der Entwicklung optimaler Behandlungen für Patienten mit Bewusstseinsstörungen – sowohl auf globaler Ebene im Hinblick auf eine mögliche Integration der verschiedenen existierenden Therapieansätze (Neuromodulation, pharmakologische Therapie, sensorische Stimulation usw.) als auch auf einzelner Ebene, in unserem Fall bezüglich der Programme zur sensorischen Stimulation.

Was ist sensorische Stimulation?: Grundlagen und Hauptmerkmale.

Sensorische Stimulation bei Patienten mit Bewusstseinsstörungen ist eine Methodik, die darauf abzielt, das Arousal und die Verhaltensreaktion dieser Patienten zu fördern, indem Umgebungsreize appliziert werden[13], sodass durch schrittweise Bereitstellung sensorischer Informationen an ihr Nervensystem eine Aktion auf dem jeweiligen Reaktionsniveau des Patienten ausgelöst wird[7].

Hierfür werden verschiedene Geruchs- und Geschmackssignale mittlerer bis hoher Intensität, verbale und nonverbale Geräusche (darunter Weißrauschen oder Musik), visuelle Reize (Objekte, Fotografien) und taktile Reize (körperlicher Kontakt, Wahrnehmung des eigenen Körpers, Objekte mit unterschiedlichen Texturen, Verschieben eines Objekts etc.)[7] eingesetzt.

Obwohl innerhalb dieses Verfahrens verschiedene Versionen und Abläufe angewendet werden, stimmen sie ausnahmslos in den folgenden Merkmalen überein[2]:

• Die dargebotenen Reize sind einfach,
• mit mittlerer bis hoher Intensität,
• sie haben möglicherweise autobiographischen und/oder emotionalen Gehalt,
• sie werden wiederholt und häufig präsentiert,
• sie werden über mehrere sensorische Kanäle verabreicht.

Sensorische Stimulation ist eine wenig invasive, ungefährliche, kostengünstige und leicht anwendbare Methodik, weshalb sie weiterhin eine attraktive Rehabilitationsmethode ist[14]. Wie oben erwähnt, war ihre theoretische Basis in der Vergangenheit jedoch nicht klar definiert und es gibt generell widersprüchliche Ergebnisse zur Wirksamkeit, die eine weitergehende Untersuchung der Verfahren mittels stärker kontrollierter Methodiken[3, 4, 5, 6] sowie die Aktualisierung ihrer Merkmale im Lichte des aktuellen Wissens erfordern[2].

Neue Ansätze in der sensorischen Stimulation für Bewusstseinsstörungen

Abbate et al.[2] haben die Hauptmerkmale der Standardstimulation untersucht und unterbreiten einen aktualisierten Vorschlag mit einigen Modifikationen. Ihre Vorschläge sind:

Komplexe Stimulation, einschließlich strukturierter und bedeutungsvoller Reize

Wie die Autoren anmerken, werden in den Standardprotokollen zur sensorischen Stimulation meist einfache Reize und oft bedeutungslose (kontextlose) eingesetzt, in der stillschweigenden Annahme, dass Patienten mit Bewusstseinsstörungen eine reduzierte Aufmerksamkeitsspanne haben und einfache Reize daher besser geeignet sind, weil sie kognitiv leichter zu verarbeiten sind.

Neuere Studien deuten jedoch darauf hin, dass diese Patienten an strukturierten Aufgaben teilnehmen können und komplexe Reaktionen aufrechterhalten haben, was darauf schließen lässt, dass sie erhaltene „Inseln höherer kognitiver Funktionen“ besitzen.

Basierend auf diesen Erkenntnissen schlagen die Autoren vor, dass sich zukünftige Protokolle auf die Stimulation dieser isolierten, aber erhaltenen kognitiven Funktionen konzentrieren sollen, wofür komplexe Reize effizienter sein könnten als einfache.

Vermeidung hoher Frequenz und Wiederholung der Reize

In der Regel bestehen Standardprogramme darin, eine einfache, repetitive, häufige Stimulation mittlerer bis hoher Intensität zu präsentieren.

Die Autoren betonen, dass dieses Vorgehen den Zielen der kognitiven Stimulation zuwiderläuft, da dadurch eine Habituation eintreten kann, die, wie sie erinnern, eine Abnahme der neuronalen und verhaltensbezogenen Reaktion infolge wiederholter Stimulation darstellt.

Daher schlagen sie vor, sowohl die Wiederholung als auch die hohe Frequenz der Reizpräsentation zu vermeiden, da häufigere Stimulation ebenfalls zu einer schnelleren und/oder stärkeren Abnahme der Reaktion führt.

Reize mit angemessener Intensität verabreichen, gelegentlich mit hochintensiven Reizen abwechseln

Bezüglich der Intensität liegt der Vorteil intensiver Stimulation (plötzlicher Beginn und hohe Energie) darin, dass sie die Aufmerksamkeit leicht auslöst; angesichts der gemischten Forschungsergebnisse hierzu hinterfragen die Autoren jedoch, ob intensive Stimulation ebenfalls Habituation hervorrufen kann, und schlagen daher vor, Stimulation angemessener Intensität (d. h. natürlicher Intensität) gelegentlich mit intensiven Reizen abzuwechseln.

Integrierte und gleichzeitige multisensorische Stimulation

Ein typisches Protokoll zur sensorischen Stimulation umfasst die Anregung verschiedener sensorischer Modalitäten (visuell, auditiv, taktil usw.), weshalb es oft als multimodal bezeichnet wird. Die verwendeten Reize stammen jedoch jeweils nur aus einer Modalität und stimulieren jeden sensorischen Kanal getrennt. So ist die durchgeführte Stimulation nicht wirklich multisensorisch, da nacheinander unterschiedliche Reize unimodal verabreicht werden.

Wie die Autoren anführen, zeigt die aktuelle Forschung zur multisensorischen Integration, dass sich die Aufmerksamkeit leichter auf sensorische Inputs mit multisensorischen Eigenschaften richtet und dass dies automatisch geschieht.

Zudem verweisen sie auf verschiedene neurophysiologische Studien, die nahelegen, dass die kortikale Verarbeitung nicht nur in den Assoziationskortizes, sondern auch in den primären Kortizes multisensorisch ist. Daher schließen sie, dass multisensorische Reize unimodalen überlegen sind, da sie potenziell besser in der Lage sind, aufmerksamkeitsbezogene Prozesse und isoliert erhaltene kognitive Hochleistungsfunktionen bei Patienten mit globalen Bewusstseinsstörungen zu erfassen.

Emotionale Reize

Basierend auf Veröffentlichungen seit 2005 kommen die Autoren zu dem Schluss, dass der Einsatz emotionaler Reize nach wie vor eine wertvolle Option in den Verfahren der sensorischen Stimulation darstellt.

Insbesondere führen sie Befunde an zu:

• dem vorrangigen Zugang, den emotionale Informationen zur Kognition (Aufmerksamkeit und Bewusstsein) haben
• ihrer besseren Erinnerung verglichen mit nicht-emotionalen Informationen,
• ihrem Einfluss auf hochgradige Repräsentationen wie Gedanken und Handlungen,
• auf die mögliche Förderung der Integration emotionaler Verarbeitung mit Top-down-kognitiven Prozessen wie Aufmerksamkeit, Aufgabenkontext und Bewusstsein.

Reize mit autobiographischem Gehalt

Reize mit autobiographischem Gehalt werden ebenfalls durch aktuelle Forschungsergebnisse gestützt und gelten als geeignete Optionen, da sie auf der genannten Evidenz basierend die Integration fördern, die Bewusstsein begünstigt und die gleichen Vorteile wie emotionale Verarbeitung bieten.

Insbesondere aktivieren autobiographische Erinnerungen ein weites Netzwerk von Hirnregionen und damit verschiedene Gedächtnissysteme (episodisch, semantisch-personal) sowie weitere Prozesse (visuelle Vorstellung, Selbstbezug, emotionale und exekutive Kontrollprozesse), was darauf hindeutet, dass diese Erinnerungen die Informationsintegration erleichtern.

Es wurde zudem eine enge Verbindung zwischen episodischem Gedächtnis und hohem Bewusstseinsniveau (autonoetischer Ebene) als Bewusstseinsförderungsmechanismus vorgeschlagen.

Stimulation der Reaktionen durch Aufforderung zu Handlungen

Standardprotokolle der sensorischen Stimulation beschränken sich meist auf die Wahrnehmungsstimulation oder höchstens auf das Gedächtnis und die emotionale Verarbeitung, die mit einigen Reizen verbunden ist.

Auf der Grundlage von Studien mit funktioneller Neuroimaging und neurophysiologischen Untersuchungen, die kürzlich berichteten, dass eine Untergruppe von Patienten mit Bewusstseinsstörungen „verdeckte Reaktionen“ zeigt, schlagen die Autoren vor, den Patienten während der Sitzung zu komplexen Handlungen aufzufordern, um neben der Stimulation ihres Arousal auch gezielte Verhaltensweisen durch Wiederholungen und Übungen zu fördern.

Obwohl die Evidenz darauf hinweist, dass praktisch jede Erfahrung (einschließlich Wahrnehmung) das Potenzial besitzt, das Gehirn zu verändern und dauerhafte Umstrukturierungen hervorzurufen, ist diese Plastizität in vielen Fällen spezifisch. Daher könnte eine auf Wahrnehmung beschränkte Stimulation begrenzte Veränderungen bewirken, während durch die Stimulation sowohl des Eingangs- bzw. Wahrnehmungsverarbeitungs- als auch des Ausgangs- oder Handlungsprozesses größere Effekte zu erwarten wären.

Zudem wurde eine Theorie der Handlungsrepräsentation vorgeschlagen, die die Handlung als Kern der wichtigsten repräsentationalen Netzwerke ansieht (woraus die Autoren schließen, dass die Einbeziehung von Handlungen neben der Wahrnehmung die Integration fördern könnte).

Naturalistische und dynamische Handlungen in einem realen oder virtuellen Kontext

Die Umgebungen, in denen Stimulationssitzungen häufig durchgeführt werden (klinische Bereiche), sind in der Regel künstlich, was den Therapeuten dazu verleitet, einfache und repetitive Reize kontrolliert ähnlich wie im Labor einzusetzen. Zudem handelt es sich um Reize ohne emotionale Relevanz oder autobiographischen Gehalt, die ausschließlich die Eingangsverarbeitung stimulieren sollen.

Die Autoren schlagen vor, naturalistische und dynamische Handlungen in geeigneteren Kontexten durchzuführen, die Patienten in Situationen mit spezifischen Verhaltensszenarien einführen (z. B. Frühstück mit der Familie).

Naturalistische Aufgaben, sei es in realen oder virtuellen Szenarien, umfassen komplexe Reize und erfordern sowohl Eingangsverarbeitung (Wahrnehmung) als auch Ausgangsverarbeitung (Handlung). Daher sind sie laut den Autoren ideale Rahmenbedingungen für die Einführung emotionaler und autobiographischer Reize.

Demnach basieren die von diesen Autoren vorgeschlagenen Möglichen Ansätze für eine aktualisierte sensorische Stimulation im Wesentlichen auf Konzepte komplexer Stimulation. Dies umfasst die Verwendung strukturierter und bedeutungsvoller Reize, die integriert über mehrere sensorische Kanäle gleichzeitig verabreicht werden. Ebenso schließt es die Berücksichtigung kognitiver Prozesse sowohl im Eingang als auch im Ausgang sowie die Durchführung dynamischer und naturalistischer Handlungen ein, um sinnfreie, repetitive und häufige Stimulationen zu vermeiden. Außerdem würden Reize mit angemessener Intensität sowie gelegentlich intensive Reize interkaliert.

All diese Maßnahmen würden die gültigen Aspekte emotionaler und autobiographischer Relevanz beibehalten.

Literatur

1. Schnakers C & Monti MM (2017). Disorders of consciousnessafterseverebraininjury: therapeuticoptions. CurrOpinNeurol, 30(6): 573-579. doi: 10.1097/WCO.0000000000000495.
2. Abbate C, Trimarchi PD, Basile I, Mazzucchi A, Devalle G (2014). Sensorystimulationforpatientswithdisorders of consciousness: fromstimulation to rehabilitation. Frontiers in Human Neuroscience, 8: 616. doi:10.3389/fnhum.2014.00616.
3. Lombardi FFL, Taricco M, De Tanti A, Telaro E,Liberati A (2002). Sensorystimulationforbraininjuredindividuals in coma orvegetativestate (Review). Cochrane Database of SystematicReviews, CD001427. DOI: 10.1002/14651858.CD001427.
4. Lancioni GE, Bosco A, Olivetti Belardinelli M, Singh N N, O’Reilly M F and Sigafoos J(2010). Anoverview of interventionoptionsforpromotingadaptivebehavior of personwithacquiredbraininjury and minimallyconsciousstate. Dev. Disabil. 31, 1121–1134. doi: 10.1016/j.ridd.2010.06.019.
5. Klingshirn H, Grill E, Bender A, Strobl R, Mittrach R, Braitmayer K, Müller M. (2015). Quality of evidence of rehabilitationinterventions in long-termcareforpeoplewithseveredisorders of consciousnessafterbraininjury: A systematicreview. J RehabilMed.47(7):577-85. doi: 10.2340/16501977-1983.
6. Padilla R &Domina A (2016). Effectiveness of SensoryStimulation to Improve Arousal and Alertness of People in a Coma orPersistentVegetativeStateAfterTraumaticBrainInjury: A SystematicReview. Am J OccupTher., 70(3):7003180030p1-8. doi: 10.5014/ajot.2016.021022.
7. Federación Española de Daño Cerebral (FEDACE) (2011). Cuadernos FEDACE sobre daño cerebral adquirido: síndrome de vigilia sin respuesta y de mínima conciencia. Madrid: FEDACE.
8. Gibson RM, Owen AM, Cruse D (2016). Brain-computer interfaces forpatientswithdisorders of consciousness. Progress in BrainResearch,228, pp. 241-291.
9. Tononi G. (2004). Aninformationintegrationtheory of consciousness. BMC Neurosci. 5:42. doi: 10.1186/1471-2202-5-4.
10. Laureys S (2005). The neural correlate of (un)awareness: lessonsfromthevegetativestate. Sci. 9, 556–559. doi: 10.1016/j.tics.2005.10.010.
11. Rosanova, M., Gosseries, O., Casarotto, S., Boly, M., Casali, A. G., Bruno, M.-A., et al. (2012). Recovery of cortical effectiveconnectivity and recovery of consciousness in vegetativepatients. Brain 135, 1308–1320. doi: 10.1093/brain/awr340
12. Schiff ND. (2010). Recovery of consciousnessafterbraininjury: a mesocircuithypothesis. TrendsNeurosci., 33:1-9
13. Giacino JT(1996). Sensorystimulation: theoreticalperspectives and theevidenceforeffectiveness. Neurorehabilitation 6, 69–78. doi: 10.3233/NRE1996-6108.
14. Abbate&Mazzucchi (2011). “La riabilitazioneneuropsicologicadeidisturbiglobalidellacoscienza,” in La RiabilitazioneNeuropsicologica, ed A. Mazzucchi (Milano: MassonElsevier),389–406.

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Dieser Artikel wurde übersetzt; Link zum Originalartikel auf Spanisch:
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