Zespół naukowców odkrył w mózgu „silnik świadomości” - region, w którym u małp przynajmniej krótki skok spowoduje, że obudzą się po znieczuleniu.
Świadomość jest tajemnicą. Nie wiemy na pewno, dlaczego stworzenia czasami nie śpią, a czasem śpią lub jakie mechanizmy w mózgu są najważniejsze dla świadomego stanu. Jednak w tym nowym artykule naukowcy odkryli kilka ważnych wskazówek. Korzystając z elektrod w mózgach obudzonych i uśpionych makaków, a także makaków w różnych formach znieczulenia, zespół znalazł dwie kluczowe ścieżki świadomości w mózgach małp. Naukowcy znaleźli również określony region mózgu, który wydaje się, że prowadzi te ścieżki, jak silnik, który mogliby zacząć przy użyciu wysoce wyspecjalizowanych kabli połączeniowych. Region ten znany jest jako centralny wzgórze boczne.
Ale to nie znaczy, że znaleźli miejsce świadomości w mózgu.
„Jest mało prawdopodobne, aby świadomość była specyficzna dla jednego miejsca w mózgu”, powiedziała Michelle Redinbaugh, absolwentka psychologii na University of Wisconsin-Madison i główny autor artykułu, opublikowanego 12 lutego w czasopiśmie Neuron.
Wcześniejsze badania wykazały już, że zachowanie przytomności obejmuje aktywność rozprzestrzeniającą się w całym mózgu, ale praca jej zespołu pokazuje, że centralne wzgórze boczne prawdopodobnie odgrywa kluczową rolę, powiedziała.
Co oznacza „świadomość”
Ważne jest, aby zrozumieć, że w kontekście tego badania „świadomość” odnosi się mniej więcej do przebudzenia.
„Słowo„ świadomość ”ma wiele definicji”, powiedział Michael Graziano, neurobiolog z Uniwersytetu Princeton, który nie był zaangażowany w badanie. „Jednym ze sposobów myślenia o świadomości jest kliniczna perspektywa przebudzenia, pobudzenia i reakcji na bodźce. W tym sensie śpiący ludzie nie są świadomi, a ludzie w śpiączce też nie”.
I nie jest do końca jasne, dlaczego i jak ludzie przełączają się między tymi stanami. Według neurologa z University of Minnesota Sarah Heilbronner, która również nie brała udziału w badaniach, to badanie stanowi „elegancką pracę” na ten trudny temat.
Ta praca koncentruje się na wąskim pytaniu: co sprawia, że ludzie stają się świadomi?
„Istnieje jednak znacznie trudniejsza do zbadania inna koncepcja świadomości: subiektywne doświadczenie związane z niektórymi przypadkami przetwarzania informacji w mózgu,„ to, jak się czuje ”element naszego życia wewnętrznego” Graziano powiedział Live Science . „Badania takie jak obecne nie dotyczą tego rodzaju świadomości”.
Spust w mózgu
Heilbronner powiedział, że badanie małp jest kontynuacją przekonujących wcześniejszych badań z udziałem ludzi.
W sierpniu 2007 r. Naukowcy z Weill Cornell Medical College w Nowym Jorku opublikowali przełomowe badanie w czasopiśmie Nature. Jeden z ich pacjentów spędził miesiące w szpitalu w „minimalnie świadomym stanie” po traumatycznym uszkodzeniu mózgu. Mężczyzna był w większości nieświadomy swojego otoczenia, ale czasami stawał się bardziej świadomy i aktywny. Spekulując, że jego stan może wiązać się z „niedostateczną” ważnymi sieciami w mózgu, wszczepili elektrody, które stymulowały jego wzgórze centralne - i zgłosili znaczną poprawę jego świadomości.
W nowym badaniu małp Redinbaugh i jej zespół posunęli się o wiele dalej.
Korzystając z elektrod, naukowcy wysyłali małe impulsy elektryczne do różnych obszarów mózgów małp, kiedy spały lub były uspokajane przy użyciu kilku rodzajów znieczulenia. Przeważnie małpy spały. Ale wysłanie impulsu z określoną częstotliwością do centralnego wzgórza bocznego obudziło małpy w górę - nawet po głębokim znieczuleniu - i pozwoliło im doświadczyć świata.
„Zebrane dowody ze snu i wielu form znieczulenia są szczególnie imponujące, ponieważ wiemy, że mają one różne mechanizmy działania” - powiedział Heilbronner.
Innymi słowy, nie zasypiasz z tych samych powodów, dla których tracisz przytomność w znieczuleniu, a różne formy znieczulenia działają na różne sposoby.
Ale różne formy znieczulenia i snu „najwyraźniej zbiegają się w tym obwodzie pod względem wpływu na świadomość” - powiedział Heilbronner.
Nagrywając z mózgów małp podczas przechodzenia między stanami świadomymi i nieświadomymi, badacze zawęzili świadomość do dwóch kluczowych składników.
„Świadomość zawsze zbiegała się z dwiema aktywowanymi ścieżkami”, powiedział Redinbaugh Live Live.
Jeden z tych krytycznych obwodów przenosi informacje sensoryczne ze wzgórza do kory mózgowej, regionu mózgu, który ma wiele form złożonego myślenia. Redinbaugh powiedział, że zarówno ten obwód, jak i inna ścieżka - ta, która „przekazuje informacje zwrotne na temat prognoz, priorytetów uwagi i celów w odwrotnym kierunku” - musiała być aktywna dla świadomości.
Naukowcy doszli do wniosku, że centralny wzgórze boczne, prawdopodobnie odgrywa kluczową rolę w aktywowaniu i utrzymywaniu tych dwóch ścieżek. Wydaje się działać jako wyzwalacz.
Redinbaugh powiedział, że te badania nie są przydatne tylko z czysto naukowego punktu widzenia. Dokładne ustalenie, jak działa świadomość, może pomóc w poprawie znieczulenia i prowadzić do nowych metod leczenia osób z zaburzeniami świadomości, takich jak mężczyzna z badania Weill Cornell Medical College.
Ten związek między aktywnością wzgórza i kory jest szczególnie interesujący w leczeniu, powiedział Heilbronner.
W porównaniu ze wzgórzem „kora mózgowa jest również bardziej atrakcyjnym celem”, powiedziała. Jest tak, ponieważ nieinwazyjne metody leczenia, takie jak przezczaszkowa stymulacja magnetyczna, mogą dotrzeć do powierzchni kory mózgowej, ale nie mogą dotrzeć do wzgórza, które jest zakopane głęboko w mózgu, tuż nad pniem mózgu. „Być może budując model obwodu takiego jak ten, moglibyśmy nieinwazyjnie wpłynąć na oba z nich” - powiedział Heilbronner.
Pomimo możliwości, istnieje powód, aby dokładnie sprawdzić wyniki, powiedziała Laura Fernandez, neurobiolog z Université de Lausanne w Szwajcarii.
„Odbywa się to u dwóch małp. Bardzo mała próbka”, Fernandez powiedział Live Science. „Byłoby miło spróbować u gryzoni z próbką o większej liczbie”. Fernandez dodał, że badacze powinni także dwukrotnie sprawdzić lokalizację elektrod umieszczonych w mózgu, aby upewnić się, że naprawdę aktywują centralny wzgórze boczne, a nie inne pobliskie obszary mózgu.
Zwróciła jednak uwagę, że wyniki dobrze pasują do wyników ostatniego badania na gryzoniach; ten artykuł, opublikowany w czerwcu 2018 r. w czasopiśmie //vanilla.tools/livescience/articles/YGExvsCXa4AWnp5ubygZY9Nature Neuroscience, sugerował, że gdzieś w wzgórzu pojawia się „przebudzenie” czuwania.
