Traumatiske hjerneskader er ofte referert til som den mest komplekse skaden som rammer det mest komplekse organet. Illustrasjonsfoto: Colourbox

Samarbeid gir hodeskadde nytt håp

En stor forskningsgruppe ledet fra NTNU og St. Olav skal analysere store mengder med data fra MR-undersøkelser av personer med traumatiske hjerneskader fra hele verden. Målet er at pasientene skal få bedre helsehjelp.

Folk som faller og slår hodet, er involvert i trafikkulykker eller utsettes for andre hodeskader blir ofte sendt til MR om leger mistenker at de har fått en hjerneskade. Men ut fra en MR-undersøkelse alene kan det være vanskelig å forutsi hva slags plager og funksjonsnedsettelser som eventuelt kan oppstå.

Nå skal MR-bilder fra hodeskadde verden over analyseres av en internasjonal samarbeidsgruppe. Fagfolk fra NTNU og St.Olavs hospital koordinerer arbeidet.

Dataene skal hjelpe forskere til å få ny, viktig kunnskap om hjerneskadene til folk som har fått fysiske skader i hodet. Det endelige målet er å gi dem bedre helsehjelp.

Såkalt traumatiske hjerneskader er en viktig årsak til at folk får funksjonsnedsettelser, og kan ha store konsekvenser for pasientene selv og de som står dem nær. Pasientene kan få flere fysiske, kognitive, atferdsmessige og emosjonelle problemer.

Nå håper fagfolk at forskning på nyere og mer avansert MR-metoder kan gi ny kunnskap som kommer denne pasientgruppen til gode.

Foreløpig har framgangen vært begrenset av forholdsvis små studier, og fordi det mangler internasjonale standarder for å dele og analysere data mellom forskningssentrene.

– En hovedutfordring for forskningen er å finne ut hvilke skader og endringer i hjernen som kan forutsi hvordan pasienter greier seg i etterkant og hva slags oppfølging de trenger. Mye av grunnen til det er at pasientene er så forskjellige, sier førsteamanuensis Alexander Olsen ved Institutt for psykologi ved NTNU. Han er også nevropsykolog ved St. Olavs hospital.

Samler mest mulig data

Forskerne vil kombinere og analysere store datasett fra hele verden. De vil også se om de kan finne sammenhenger i dette gigantiske MR-materialet som ikke er åpenbare når de bare ser på enkeltstudier fra hvert senter.

Hovedprosjektet, ENIGMA, ledes fra University of Southern California. Olsen leder en arbeidsgruppe som fokuserer på moderate til alvorlige hjerneskader, sammen med professor Frank Hillary fra Penn State University i USA.

Kart over ENIGMA i hele verden.

ENIGMA samler forskere og institusjoner fra store deler av verden. Illustrasjon: Olsen et al., Brain Imaging and Behavior, 2020

– Ved å slå sammen ressursene våre, både data, datakraft og intellektuell ekspertise, får vi bedre mulighet for å finne svaret på noen av de store uløste spørsmålene innenfor fagfeltet vårt. Det gjelder for eksempel hvordan pasientens kjønn påvirker utfallet, om det finnes undergrupper av pasienter, eller hvordan vi skal ta hensyn til synlige skader i hjernen når vi gjør avanserte MR-analyser, sier professor Emily Dennis, en av de ledende forskerne i ENIGMAs hovedgruppe som forsker på hjerneskader.

Denne hovedgruppen består av 170 forskere fra 13 land.

– Flere veldig dyktige forskere fra hele verden har jobbet med disse spørsmålene og gjort store framskritt. Men arbeidet har vært begrenset av at vi til nå har hatt et relativt lite datamateriale å jobbe med, sier Dennis.

Ulike hjerner

– En del av utfordringen er at pasientenes hjerner er så ulike. De er like forskjellige som fingeravtrykk, sier Erin Bigler, professor emeritus ved Brigham Young University og professor i nevrologi og psykiatri ved University of Utah.

Bigler har forsket på traumatiske hjerneskader i 50 år, og har publisert mer enn 200 artikler om emnet.

– Traumatiske hjerneskader er ofte referert til som den mest komplekse skaden som rammer det mest komplekse organet, sier Bigler.

Legg til at hjernen har rundt 300 milliarder hjerneceller som dekoder rundt 100 billioner beskjeder som hjelper oss til å tenke, føle og utføre handlinger.

Forskere trenger veldig mye data om mange forskjellige hjerner og hjerneskader for å kunne dekode viktig informasjon som kan øke vår forståelse av denne kompleksiteten, påpeker han.

ENIGMA-prosjektet vil til å begynne med å ta i bruk ulike analysemetoder på MR-data som allerede er samlet inn fra forskere i USA, Europa, Australia, Midtøsten, Sør-Afrika og Sør-Amerika.

Mer data, flere gjennombrudd

MR-bilder kan i dag fortelle legene om størrelsen på skaden og hvilken type skade det er. Men Olsens forskningsgruppe jobber med forskningsbaserte MR-metoder som bruker mer avanserte algoritmer og statistikk.

Bildet viser MR av én eneste hjerne.

MR-data kan være svært kompliserte. Dette eksempelet omfatter bare én eneste hjerne. Illustrasjon: Olsen et al., Brain Imaging and Behavior, 2020

– Vi arbeider med å utvikle bedre og mer standardiserte metoder for å analysere og forstå MR-dataene, og vi håper vi kan bidra til forskningsgjennombrudd som kommer pasientene til gode, sier Olsen.

At både metoder, analyser og pasientene varierer så mye har så langt gjort standardisering umulig. Framskritt i utvikling av metoder kan vi bare få gjennom et internasjonalt samarbeid i denne skalaen, som omfatter flere tusen datasett.

En annen fordel med denne innsatsen er å kombinere data som ellers kan virke umulig å kombinere, det forskere kaller harmonisering av data. Det kan gjøre forskere i stand til å dra større nytte av gamle data som allerede er samlet inn, påpeker Frank Hillary fra Penn State.

– Å samle inn og gjøre data sammenlignbare er avgjørende innenfor hjerneavbildning og genetisk forskning. Størrelse på datasett og statistisk styrke er ofte svært begrenset om du bare ser på hva hvert enkelt laboratorium klarer å gjøre. Ved å kombinere data fra laboratorier fra hele verden gir det oss nye muligheter for å forstå hjerneskader. Det kan få fart på forskningen, mener Hillary.

– Innsatsen vår gir nytt liv til gamle data, legger Dennis til.

Inkluderer NTNU Open Data

Kunnskapen og analysemetodene som utvikles vil bli delt åpent med alle interesserte forskere. Når de individuelle forskningsgruppene godtar det, vil det også legges til rette for at de enorme datasettene kan bli gjort åpent tilgjengelig, eller såkalt ”open access”.

Arbeidsgruppen NTNU Open Data ved NTNU Universitetsbiblioteket skal bistå med kompetanse om hvordan deling av data mellom forskere kan gjøres på en god måte.

– Det endelige målet for deling av MR-dataene vi samler inn er å gjøre dem mest mulig tilgjengelig for andre forskere der dette er mulig. Det finnes viktige grunner til at ikke alt kan deles, men vi vil at dataene kan deles på en ansvarlig måte så åpent og fritt som mulig i henhold til lover og praksis på ulike steder, sier Olsen.

Utfordringer med personvern

Olsen forteller at det er utfordringer med å dele alle data åpent. Forskere kan fremdeles gjennomføre analyser der data ikke deles, men der de kan inkludere resultater av analyser som er utført lokalt på hvert sted i overordnede metaanalyser.

Bildet viser Alexander Olsen.

Alexander Olsen. Foto: Steinar Kvam, NTNU TTO

Det neste steget er derimot å gjennomføre mega-analyser.

– Mega-analyser krever at vi deler data, og ulike deler av verden har ulik praksis for hva som er tillatt. En egen del av arbeidet vårt går ut på å utrede og skape løsninger for dette sånn at det blir lettere for forskere å navigere i dette landskapet. Dette er hvor NTNU Open, pasientbrukergrupper og andre vil komme inn med sin ekspertise, sier Olsen.

Som det er i dag, kan ingen bli identifisert bare på bakgrunn av et MR-bilde av hjernen. Men Olsen mener at vi må ta hensyn til at dette kan bli mulig i framtida.

– Vi må balansere denne risikoen med de mulige fordelene for pasientene og forskningen, sier han.

Referanse: Olsen, A., Babikian, T., Bigler, E.D. et al. Toward a global and reproducible science for brain imaging in neurotrauma: the ENIGMA adult moderate/severe traumatic brain injury working group. Brain Imaging and Behavior (2020). https://doi.org/10.1007/s11682-020-00313-7