Невролози откриха двигател на съзнанието

Екип от изследователи е открил двигател на съзнанието в мозъка – регион, в който поне при маймуните, дори и малко стимулиране ще ги накара да се събудят от упойка.

Съзнанието е загадка. Не знаем със сигурност защо съществата понякога са будни и понякога спят или кои механизми в мозъка са най-важни за съзнателно състояние. В ново изследване обаче, учените откриха някои важни характеристики на съзнанието.

Използвайки електроди през мозъка на будни и спящи макаци, както и на макаци под различни форми на анестезия, екипът е открил два ключови пътя за съзнание в мозъка на маймуните. Изследователите също така са открили специфичен мозъчен регион, който изглежда кара тези пътища да работят, както двигател, който стартира като се използват специфични кабели. Този регион от мозъка е известен, като централния латерален таламус.

Но това не означава, че са намерили мястото на съзнанието в мозъка.
„Малко вероятно е съзнанието да е специфично дислоцирано на едно място в мозъка“, казва Мишел Рединбоу, психолог в Университета на Уисконсин-Мадисън и водещ автор на доклада, публикуван на 12 февруари в списанието Neuron.

Минали изследвания показват, че да останеш в съзнание, включва дейност, разпространена в целия мозък, но новата работата на екипа показва, че централният латерален таламус вероятно играе ключова роля, казва тя.

Какво означава „съзнание“?

Важно е да се разбере, че в контекста на това изследване „съзнанието“ се отнася повече или по-малко до състоянието на будност. „Думата“ съзнание „има много дефиниции“, казва Майкъл Грациано, невролог в Принстънския университет, който не е участвал в изследването. „Един от начините да се мисли за съзнанието е от клинична гледна точка като будността, възбудата и отзивчивостта на мозъка към стимулите. В този смисъл спящите хора не са в съзнание и хората в кома също не са.“

И не е напълно ясно защо или как хората преминават между тези две състояния. Това проучване представлява „елегантна работа“ по тази трудна тема, според невролога от Университета на Минесота Сара Хайлбронер, която също не е участвала в изследването.

Тази работа е фокусирана върху тесен въпрос: Какво кара хората да са в съзнание?

„Съществува обаче различно схващане за съзнанието [което е] много по-трудно за изучаване: субективният опит, който идва с някои случаи на обработка на информация в мозъка, компонента„ какво се чувства “като компонент на нашия вътрешен живот“ казва Грациано пред Live Science. „Изследвания като настоящото не се занимават с този тип съзнание.“

Хайлбронер казва, че проучването на маймуните е последвало извършено по-ранно проучване, включващо хора. През август 2007 г. изследователи от Медицинския колеж Вайл Корнел в Ню Йорк публикуват новаторско проучване в списанието Nature. Един от техните пациенти е прекарал месеци в болница в „минимално съзнателно състояние“ след травма на мозъка. Човекът най-вече не е бил наясно със своето обкръжение, но понякога ставал по-осъзнат и активен. Спекулирайки, че състоянието му може да включва някаква „дезактивация“ на важни мрежи в мозъка му, те имплантират електроди, които стимулират централния му таламус и отчитат значителни подобрения в нивото му на съзнание.

В новото проучване на маймуни Рединбоу и нейният екип стигат много по-далеч. Използвайки електроди, изследователите изпращали малки електрически импулси в различни области на мозъка на маймуните, когато те са заспали или упоени с няколко вида анестезия. Повечето маймуни останали заспали. Но изпращането на импулс с определена честота към централния латерален таламус буди маймуните – дори и при дълбока упойка – и ги връща в съзнание.

„Сближаващите доказателства от съня и множество форми на анестезия са особено впечатляващи, тъй като знаем, че те имат различни механизми на действие“, каза Хайлбронер. С други думи, не заспивате по същите причини, поради което губите съзнание под упойка, а различните форми на анестезия действат по различни начини.

Но различните форми на анестезия и сън „очевидно се сближават по тази верига в тяхното въздействие върху съзнанието“, казва Хайлбронер.

Записвайки сигналите от мозъка на маймуните, когато те се движат напред-назад между съзнание и безсъзнание, изследователите стесняват съзнанието до две ключови съставки. „Съзнанателното състояние винаги съвпадаше с два активирани пътя в мозъка“, казва Рединбоу пред Live Science.

Една от тези критични вериги носи сензорна информация от таламуса до мозъчната кора, мозъчната област, която прави многообразните форми на сложно мислене. Както тази верига, така и другата, която „носи обратна връзка за прогнозите, приоритетите на вниманието и целите – са необходими, за да бъде активен мозъкът, за да функционира съзнанието, обяснява Рединбоу.

Централният латерален таламус, вероятно играе ключова роля за активирането и поддържането на тези два пътя. Изглежда, че действа като спусък, вярват изследователите.

„Това изследване не е полезно само от чисто научна гледна точка“, казва Рединбоу. „Определянето как точно работи съзнанието може да помогне за подобряване на анестезията и да доведе до нови лечения за хора с нарушения на съзнанието. Тази връзка между активността в таламуса и кората на мозъка е особено интересна за медицински изследвания и лечение“, казва Хайлбронер.

В сравнение с таламуса, „мозъчната кора също е по-привлекателна цел [за лечение]“, казва тя. „Това е така, защото неинвазивните лечения, като транскраниална магнитна стимулация, могат да достигнат до повърхността на кората, но те не могат да стигнат до таламуса, който е дълбоко в мозъка, точно над мозъчния ствол. Може би, изграждайки модел на схема като тази, бихме могли неинвазивно да повлияем и на двете“, казва Хайлброннер.

Въпреки възможностите, има причина да се проверят двойно резултатите от изследването, казва Лора Фернандес, невролог в университета в Лозана в Швейцария. „Опитът е бил само с две маймуни. Би било добре да се опита и при гризачи с по-голям брой. Изследователите също трябва да проверят двойно местоположението на електродите, поставени в мозъка, за да се уверят, че те наистина активират централния латерален таламус, а не други близки мозъчни области“, добави Фернандес. Все пак, тя посочи, че резултатите се вписват в съзвучие с резултатите от скорошно проучване и при гризачи; което подсказва, че има някъде в таламуса „бутон“ на будността.