Что происходит в мозгу во время бессознательного

Новое исследование исследует разрушение связи между областями мозга.

При анестезии связь между областями мозга становится более локализованной.

Источник: iStock / torwai

Первая публичная демонстрация операции под анестезией произошла в 1846 году. К 1847 году люди уже теоретизировали о том, что может происходить в мозге, в то время как человек был без сознания. Более 170 лет спустя нам все еще интересно. Тайны остаются во всех формах бессознательного – сном, седацией, глубокой анестезией и комами. Но три недавних доклада из группы исследователей из Мичиганской медицины добавили немного к тому, что мы знаем о том, как реагирует наш мозг, когда мы погружаемся в бессознательное состояние.

• Голос (Враг внутри)
• Психоанализ переходит к корню проблемы
• Монстры, которые делают нас: все, что приходит в голову
• Сожаление – наихудшая эмоция в спорте
• Прекратите притворяться, что вы знаете, что выглядит злоумышленник

«Это не похоже на световой выключатель, это скорее процесс разъединения», – говорит анестезиолог Джордж Машур, автор всех трех работ. «Характер того, как обрабатывается информация, действительно является ключевым». Другими словами, мозг не закрывается под наркозом (хотя его можно заставить делать именно с очень высокими дозами наркотиков). Вместо этого способ взаимодействия нейронов и передачи сигналов друг другу становится все более локализованным, создавая изолированные острова активности. В этом состоянии гораздо меньше связей во всем мозге. По словам Машура и его команды, разговоры все местные, а не на большие расстояния, в том числе нейрофизиолог Энтони Худец и физик UnCheol Lee.

Будучи директором Центра исследований сознания в Медицинской школе Мичиганского университета, Машур является частью богатой традиции анестезиологов, которые исследуют сознание – не удивительный интерес, так как эти врачи проводят свои дни, подкладывая людей и вытаскивая их снова. Когда он говорит о сознании, Машур не означает свободной воли или самосознания: «Мы говорим о опыте в первую очередь, а общая мысль о том, что интеграция или синтез информации имеет решающее значение для осознанного опыта».

В 2004 году, будучи жителем Гарварда, он опубликовал теорию, которая засела семена для работы, которую он делает сегодня: «Я задавал себе вопрос, почему работают анестетики?» В то время роль интеграции информации также известный как когнитивная привязка, был большой проблемой в нейронауке. Люди хотели знать, как разные области мозга обрабатывают информацию, когда она прибывает из разных сенсорных областей, таких как видение и слух. «Как мозг получает всю эту информацию вместе, чтобы у нас был этот очень простой, единый опыт?» – спрашивает Машур. «Я полагал, что, возможно, анестезия работает не только за счет закрытия всего, но и сдерживания этих процессов интеграции. Возможно, анестезия – это своего рода когнитивное развязывание ».

• 3 вещи, которые ваш цвет глаз показывает о вас
• Быть белым в эпоху цвета
• Умственные изображения оружия
• Archetypal Remedies для #MeToo и #TimesUp
• В секс или не в секс, это вопрос

Машур был не единственным, кто думал об этом. В частности, нейробиолог Джулио Тонони из Университета Висконсина, эксперт в области сна и сознания, опубликовал важную теорию в том же году, которая связана с интеграцией информации в мозг. Машур, который начал изучать философию своей научной жизни, с тех пор продолжает заниматься этим вопросом.

Каждая из последних работ его группы, опубликованная в «Тенденциях в области нейронауки», «Журнал нейронауки и границ в человеческой нейробиологии», рассматривает немного другую часть «расстройства коммуникации» в бессознательном мозге. В совокупности работа анализировала различные нейронные области во время седации, хирургической анестезии и вегетативного состояния и показала не только то, что связь становится более локализованной, но также и то, что обработка информации также замедляется. Используя ЭЭГ, чтобы подслушивать электрическую активность мозга, команда сделала сложную задачу измерения интеграции информации в мозг более управляемой. Они смогли определить различные состояния сознания, которые они изучали, основываясь на своих измерениях.

По сути, они смогли измерить то, что они называют «состоянием модульности» в сети мозга. «Модульность – это показатель того, как связан мозг, – говорит Машур. «Чем больше у вас островов, тем выше модульность и тем ниже степень интеграции».

А как насчет сна? Исследователи сознания считают сон и анестезию отдельными состояниями, которые имеют определенные черты, говорит Машур:

[Эта работа] предполагает, что одна из ключевых особенностей анестезированного или бессознательного состояния заключается в том, что у вас есть разбивка или фрагментация сети. Это также было показано для сна. Это было показано для определенных нарушений сознания. Я думаю, что это становится последовательной темой.

Несмотря на то, что во всех этих состояниях бессознательности проявляются подобные нарушения связи в мозге, важная и интригующая разница заключается в том, как мы выходим из них. «Почему вы можете перевернуть сон через пару секунд, потряс кого-то, вы можете отменить анестезию через несколько минут после того, как вы прекратите употреблять наркотик, но может потребоваться годы, если вообще удастся оправиться от патологического состояния?» – спрашивает Машур. Он и другие в этой области надеются, что однажды, если исследователи смогут лучше понять, что лежит в основе этих различий, такие знания могут быть использованы, чтобы помочь людям выйти из комы или растительных состояний. «Мы можем думать о разработке или реорганизации возникновения этого состояния так, как это делает мозг, когда он выходит из анестезии», – говорит Машур.

Помимо таких клинических последствий, Машур надеется, что его работа будет продолжать дополнять то, что мы знаем о человеческом опыте. «Мы пытаемся понять, как лучше контролировать анестезию, – говорит Машур, – но другая сторона монеты заключается в том, что мы используем эти анестетики в качестве инструментов, чтобы попытаться понять, что такое сознание в мозгу».

Авторское право: Lydia Denworth 2018.

Рекомендации

Huang, Zirui, et al. «Временные шкалы внутренней динамики сигнала BOLD и функциональной связности в фармакологических и невропатологических состояниях бессознательного». Journal of Neuroscience (2018): 2545-17.

Машур, Джордж А. и Энтони Г. Худец. «Нейронные корреляции бессознательного в крупномасштабных сетях мозга». Тенденции в нейронауках (2018).

Kim, Hyoungkyu, et al. «Оценка интегрированной информационной меры Phi из электроэнцефалографии высокой плотности при различных состояниях сознания у людей». Границы в человеческой нейронауке 12 (2018): 42.