一天晚上，克斯汀·蒂蒙斯正在結冰的立交橋上行駛，這時一輛過路汽車失控打滑，撞上了她的車。當她的汽車停下來時，蒂蒙斯的頭部可能繞著自身的軸線猛然轉動，當撞到她旁邊的安全帶固定器時，急劇減速。
這次撞擊造成了嚴重的創傷性腦損傷（TBI），使蒂蒙斯昏迷，併為持久的腦損傷埋下了伏筆。對她來說幸運的是，急救服務在事故發生後一小時內將她送往醫院，大大提高了她的生存機會。例如，及時的醫療護理可以防止大腦內危險的壓力積聚，清除危險的血凝塊，並阻止嚴重TBI的其他危及生命的後果。
在醫學誘導昏迷八天後，蒂蒙斯醒來時，看到一個她認不出來的女兒。今天，事故發生三年後，蒂蒙斯認識了自己的孩子，但難以集中注意力、回憶數字和進行簡單的計算——這些障礙結束了她作為執業護士的職業生涯。輕度TBI的受害者也經常遭受類似的問題[參見理查德·J·羅伯茨的“對大腦的影響”]。“我們讓人們從[嚴重TBI]中倖存下來做得還不錯，”蒂蒙斯在聖路易斯華盛頓大學的醫療團隊成員神經學家大衛·布羅迪說，“但我們在讓患者獲得良好的認知恢復方面做得更差。”
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改善康復的最大希望既不在於新的藥物（迄今為止令人失望），也不在於涉及幹細胞和神經再生的奇異療法（至少還需要十年），研究人員說。相反，最大的進步可能來自於急診室和重症監護實踐的進步，這些進步可以減少TBI造成的繼發性損害。這些方法包括使用冷卻技術減緩大腦的新陳代謝，移除部分顱骨以減輕顱內壓力，以及注射一種實驗性聚合物“膠水”來修復受損的腦細胞。
冰敷
在嚴重的TBI之後，例如蒂蒙斯所遭受的那種，最初損傷中破裂的血管可能會出血到大腦中，從而增加顱骨內的壓力。這些血管也可能擴張以供應缺氧的大腦區域，進一步增加大腦體積。如果腫脹不受控制，大腦會向各個方向擠壓。這種擴張不僅使氧氣輸送複雜化，而且還可能將大腦擠出唯一的孔洞（位於顱骨底部），壓碎腦幹並殺死患者。
預防或減輕這種腫脹的初步治療包括使用利尿劑等藥物，從血液中提取液體，並抬高患者的頭部，使血液從大腦流出。此外，醫生還可以採用各種技術來減緩新陳代謝，從而降低大腦對富氧血液的需求。
降低腦細胞代謝活動的一種標準方法是給患者注射鎮靜劑，但一些醫生也在嘗試透過降低患者的體溫來使大腦平靜下來，稱為低溫療法——例如，注射冰鹽水或用迴圈冷水的毯子覆蓋患者。冷卻就像細胞代謝的剎車。例如，掉入冰冷湖泊的人通常在長時間不呼吸後也能康復，因為低溫會顯著降低大腦對氧氣的需求。
大腦創傷基金會2007年在《神經創傷雜誌》上發表的一項分析表明，儘管低溫療法對TBI患者的生存率幾乎沒有影響或沒有影響，但它確實提高了倖存者的精神能力和反應能力。劍橋大學重症監護專家大衛·梅農說，除了減緩大腦新陳代謝外，低溫療法似乎還可以抑制炎症和其他可能損害腦細胞的化學反應。
當面臨持續的壓力問題時，醫生可能會求助於手術。在一種相對簡單的技術中，醫生在顱骨底部鑽一個小孔以排出過多的腦脊液。但在最棘手的情況下，外科醫生可能會從顱骨頂部切除一大塊骨瓣，以便大腦可以擴充套件到更大的空間，有效地為大腦減壓並防止其自身擠壓。由劍橋大學神經外科醫生彼得·哈欽森領導的一個國際醫生團隊目前正在一項600名患者的試驗中比較骨瓣手術與最後手段非手術療法（例如藥物誘導昏迷）的療效，研究人員的目標是在2012年完成這項試驗。
糟糕的化學反應
在TBI發生後，生物毒素的釋放也威脅著大腦功能：毒素從破裂的神經元中滲出，對鄰近細胞造成嚴重破壞。一些診所監測腦細胞之間空間中這些微小的化學失衡。在一種這樣的技術中，重症監護專家將一根毫米厚的管子插入顱骨。該管子收集大腦中微量的化學物質，並將它們輸送到附近的微透析機進行分析。
密切關注腦化學物質，例如從垂死細胞中滲出的神經遞質穀氨酸，可以幫助醫生微調他們的治療方法。例如，異常高水平的穀氨酸通常表明細胞損傷速度很快。這種跡象可能會促使醫生更積極地嘗試透過冷卻大腦以減少氧氣需求或提高通氣率以改善氧氣輸送來挽救細胞。或者，如果微透析表明血凝塊附近的細胞正在迅速衰退，醫生可能會去除血凝塊以阻止
破壞。
因此，許多專家認為，跟蹤TBI患者的腦化學物質可以促進良好的認知恢復。在英國劍橋的阿登布魯克醫院，引入了一個專門的腦損傷重症監護病房，醫生在其中常規進行微透析，這使保持獨立的TBI倖存者的比例從40%提高到60%。但沒有人真正知道微透析是否是造成這種差異的原因。“對於[微透析]是否應該用於常規護理，以及如果應該使用，它增加了什麼價值，目前還沒有共識，”布羅迪說。（該技術更常用於基礎科學實驗。）
除了對化學警告做出反應外，ICU醫生理想情況下還希望首先防止有毒化合物從受損細胞中釋放出來。普渡大學的生物醫學工程師理查德·博根斯和他的同事們正在開發一種技術，該技術將在損傷後不久使用聚合物（如聚乙二醇）修復細胞膜。正如腳踏車內胎密封劑填充腳踏車輪胎中的孔洞一樣，聚合物密封穿孔的膜，恢復其容納有害化學物質的能力。
2001年，博根斯的研究小組在脊髓組織中證實，聚乙二醇可以機械地修復破裂的細胞膜。最近，在2008年6月出版的《生物工程雜誌》上發表的一項研究中，研究人員在腦損傷大鼠身上測試了該技術。他們在損傷後的不同時間點給動物注射了聚乙二醇。在四小時內接受注射的大鼠比未接受治療的大鼠更熟練地通過了迷宮，迷宮測試了它們的空間學習和記憶能力。沒有人知道聚合物療法是否會在人類身上產生類似的結果，但科學家們希望有一天救護人員可以在事故現場注射聚合物，甚至在患者到達醫院之前就開始啟動修復。
新的連線
目前，提高TBI患者的生活質量通常意味著廣泛的職業、言語和物理治療。這些療法可以幫助在大腦中形成新的神經元連線，以繞過受損的通路，重建支援重要技能和思維模式的連線。“我們認為在大腦中從A到B有很多種方法，”布羅迪說。“你有從A到C和C到B的[神經元]線路，你用的不多——但透過練習它會變得更強。”
對於蒂蒙斯來說，這些干預措施只取得了部分成功。這位前護士現在可以進行正常的對話並照顧她的女兒，但她的損傷使她無法應對重返工作崗位所需的壓力大的多工處理。她仍然難以進行數字的加減運算，她稱這種缺陷為“重大的現實檢驗”，因為她在事故發生前很擅長進行此類計算。蒂蒙斯將她的生活描述為獨立和殘疾的令人沮喪的混合體。
醫生們希望，TBI患者重症監護方面的進展將減少像蒂蒙斯這樣的患者每天的煩惱。指向最佳低技術TBI治療方法以及評估預防繼發性腦損傷的新技術的相關研究應該有助於重症監護專家制定一個治療標準，這將改善每年成千上萬腦損傷患者的生活。
注：本文最初印刷時的標題為“大腦的管道膠帶”。