Команда дослідників знайшла "двигун свідомості" в мозку - регіон, де у принаймні мавп навіть невеликий початок стрибка змусить їх прокинутися від наркозу.
Свідомість - це таємниця. Ми точно не знаємо, чому істоти іноді бувають, а іноді сплять, або які механізми в мозку є найважливішими для свідомого стану. Однак у цій новій роботі дослідники виявили деякі важливі підказки. Використовуючи електроди по мозку неспаних і сплячих макак, а також макак під різними формами наркозу, команда знайшла два ключових шляхи в мозку мавп для свідомості. Дослідники також знайшли специфічну область мозку, яка, здається, проходить ці шляхи, як двигун, який вони могли б почати використовувати деякі вузькоспеціалізовані перемички. Цей регіон відомий як центральний бічний таламус.
Але це не означає, що вони знайшли місце мозку в мозку.
"Навряд чи свідомість є специфічною для одного місця в мозку", - сказала Мішель Редінбо, аспірантка психології університету Вісконсін-Медісон та головний автор статті, опублікована 12 лютого в журналі "Нейрон".
Минуле дослідження вже показало, що залишатися в свідомості - це діяльність, яка поширюється на весь мозок, але робота її команди демонструє, що центральний бічний таламус, ймовірно, відіграє ключову роль, сказала вона.
Що означає «свідомість»
Важливо розуміти, що в контексті цього дослідження «свідомість» більш-менш відноситься до того, що вона не буває.
"Слово" свідомість "має багато визначень", - сказав Майкл Граціано, невролог з Прінстонського університету, який не брав участь у дослідженні. "Один із способів думати про свідомість - це з клінічної точки зору неспання, збудження та реагування на подразники. У цьому сенсі сплячі люди не усвідомлюються, а люди, які перебувають у комі, також не є".
І не зовсім зрозуміло, чому або як люди перемикаються вперед і назад між цими державами. Це дослідження являє собою "вишукану роботу" на цю складну тему, за словами неврологічного університету Міннесоти Сари Хайльброннер, яка також не була залучена до досліджень.
Ця робота зосереджена на вузькому питанні: що робить людей усвідомленими?
"Однак існує інша концепція свідомості, що набагато складніше вивчити: суб'єктивний досвід, який виникає з деякими випадками обробки інформації в мозку, компонент нашого внутрішнього життя" як він відчуває ", - сказав Граціано Live Science . "Такі дослідження, як нинішнє, не стосуються цього типу свідомості".
Курок в мозку
Хайльброннер заявила, що дослідження мавп продовжується на переконливому попередньому дослідженні, яке стосується людей.
У серпні 2007 року дослідники з медичного коледжу Вайла Корнелла в Нью-Йорку опублікували новаторське дослідження в журналі Nature. Один з їх пацієнтів кілька місяців перебував у лікарні у «мінімально свідомому стані» після травматичного пошкодження мозку. Чоловік здебільшого не знав про своє оточення, але іноді ставав більш свідомим та активним. Міркуючи, що його стан може спричинити деяку «дезактивацію» важливих мереж у його мозку, вони імплантували електроди, що стимулювали його центральний таламус - і повідомили про значне поліпшення рівня його свідомості.
У новому дослідженні на мавпах Редінбо та її команда значно покращили справи.
Використовуючи електроди, дослідники направляли невеликі електричні імпульси в різні ділянки мозку мавп, коли вони спали або заспокоювали за допомогою декількох типів наркозу. Переважно мавпи спали. Але направлення імпульсу з певною частотою до центрального бічного таламусу розбудило мавп - навіть із глибокої анестезії - і дозволило їм випробувати світ.
"Зближуючі докази сну та безлічі форм анестезії є особливо вражаючими, оскільки ми знаємо, що вони мають різні механізми дії", - сказала Хайльброннер.
Іншими словами, ви не засинаєте з тих же причин, коли втрачаєте свідомість під наркозом, і різні форми наркозу діють по-різному.
Але різні форми наркозу та сну "очевидно сходяться по цій схемі за своїм впливом на свідомість", - сказав Хайльброннер.
Записуючи з мізків мавп, коли вони переходили вперед і назад між свідомими і несвідомими станами, дослідники звузили свідомість до двох ключових інгредієнтів.
"Свідомість завжди збігалася з двома активованими шляхами", - сказав Редінбо в Live Science.
Один з цих критичних ланцюгів несе сенсорну інформацію від таламуса до кори головного мозку, області мозку, яка робить багато форм складного мислення. І цей контур, і інший шлях - той, який "несе зворотній зв'язок щодо прогнозів, пріоритетів уваги та цілей у зворотному напрямку" - необхідні для активної діяльності свідомості, сказав Редінбо.
Центральний бічний таламус, підсумовують дослідники, ймовірно, відіграє ключову роль у активізації та підтримці цих двох шляхів. Здається, він спрацьовує як тригер.
Це дослідження корисне не лише з чисто наукової точки зору, сказав Редінбо. З'ясування того, як саме працює свідомість, може допомогти поліпшити наркоз і призвести до нових методів лікування людей з порушеннями свідомості, як, наприклад, чоловік у дослідженні медичного коледжу Вайла Корнелла.
Цей зв'язок між активністю в таламусі і корі особливо цікавий для медикаментозного лікування, сказав Хайльброннер.
Порівняно з таламусом, «кора головного мозку також є більш привабливою мішенню», - сказала вона. Це тому, що неінвазивні методи лікування, такі як транскраніальна магнітна стимуляція, можуть досягати поверхні кори, але вони не можуть досягти таламуса, який закопаний глибоко в мозку, трохи вище стовбура мозку. "Можливо, побудувавши подібну модель схеми, як ця, ми могли б неінвазивно вплинути на них обох", - сказав Хайльброннер.
Незважаючи на можливості, є підстави для повторної перевірки отриманих результатів, сказала Лаура Фернандес, невролог з університету в Лозанні в Швейцарії.
"Це робиться двома мавпами. Дуже мало проби", - сказав Фернандес Live Science. «Було б непогано спробувати на гризунах з більш високою кількістю зразка». Дослідники також повинні двічі перевірити розташування електродів, розміщених у мозку, щоб переконатися, що вони справді активують центральний бічний таламус, а не інші сусідні ділянки мозку, додав Фернандес.
Однак вона зазначила, що результати чітко відповідають результатам недавнього дослідження гризунів; цей документ, опублікований у червні 2018 року в журналі //vanilla.tools/livescience/articles/YGExvsCXa4AWnp5ubygZY9Nature Neuroscience, припустив, що десь у таламусі є "перемикач" неспання.
