Объяснение биологической основы человеческого сознания – одна из величайших задач науки. В то время как потеря и возвращение сознания, регулируемые лекарствами или физиологическим сном, использовались в качестве модельных систем при изучении человеческого сознания, результаты предыдущих исследований были искажены многими экспериментальными упрощениями.
"Одна из основных задач заключалась в создании системы, в которой данные мозга в разных состояниях различаются только в отношении сознания. Наше исследование преодолевает многие предыдущие затруднения и впервые раскрывает нейронные механизмы, лежащие в основе подключенного сознания », – говорит Гарри Шейнин, доцент фармакологии, анестезиолог и главный исследователь исследования из Университета Турку, Финляндия.
Новая инновационная экспериментальная установка
Активность мозга измерялась с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) в разных состояниях сознания в двух отдельных экспериментах на одной и той же группе здоровых субъектов.
Измерения проводились во время бодрствования, нарастающих и постоянных уровней двух анестетиков, а также во время бессонного бодрствования и сна с небыстрым движением глаз (NREM).
В первом эксперименте субъекты были случайным образом распределены для приема пропофола или дексмедетомидина (двух анестетиков с разными молекулярными механизмами действия) с пошаговым увеличением до тех пор, пока субъекты не перестанут отвечать. В исследовании сна им разрешили заснуть естественным путем.
В обоих экспериментах испытуемых пробуждали для достижения быстрого восстановления до состояния реакции, после чего следовали немедленные и подробные интервью о субъективных переживаниях предыдущего периода отсутствия реакции. Состояния отсутствия реакции на анестетик и подтвержденные стадии сна NREM, когда последующий отчет о мысленном содержании не содержал никаких признаков осведомленности об окружающем мире, указали на отключенное состояние у участников исследования. Важно отметить, что дозировка препарата в первом эксперименте не менялась до или во время изменения поведенческого состояния испытуемых.
«Этот уникальный экспериментальный план был ключевой идеей нашего исследования и позволил нам отличить изменения, специфичные для состояния сознания, от общих эффектов анестезии», – объясняет Анналотта Шейнин, анестезиолог, докторант и первый автор статьи.
Исследователи обнаружили общую центральную центральную сеть мозга
Когда ПЭТ-изображения реагирующего и подключенного мозга сравнивались с изображениями не отвечающего и отключенного мозга, ученые обнаружили, что на активность таламуса, поясной коры и угловых извилин влияли независимо от использованного анестетика, концентрации препарата и направления изменения состояния мозга. сознание. Поразительно аналогичные результаты были получены при сравнении физиологического сна с бессонным бодрствованием.
Изменения мозговой активности были намного более значительными, когда отключенное состояние сравнивалось с полностью бодрствующим состоянием. Таким образом, данные, относящиеся к конкретным состояниям, были отличны и отделимы от общих эффектов лекарственной анестезии и естественного сна, которые включали широко распространенное подавление активности мозга во всех областях коры головного мозга.
Эти результаты определяют центральную ядро мозговой сети, которая имеет фундаментальное значение для человеческого сознания.
"Общая анестезия больше похожа на нормальный сон, чем считалось ранее.
Эта интерпретация, однако, хорошо согласуется с нашими недавними электрофизиологическими открытиями в другом исследовании анестезии », – говорит Гарри Шейнин.
Субъективные переживания обычны во время общей анестезии
Интересно, что отсутствие реакции редко означает бессознательное состояние (i.е., полное отсутствие субъективных переживаний), поскольку большинство участников сообщали в интервью о переживаниях, генерируемых внутренними силами, таких как сны. Это не совсем новое открытие, так как пациенты после общей анестезии обычно сообщают о сновидениях.
"Однако из-за минимальной задержки между пробуждением и интервью текущие результаты значительно улучшают наше понимание природы анестезиологического состояния. Вопреки распространенному мнению, полная потеря сознания не требуется для успешной общей анестезии, поскольку достаточно просто отделить переживания пациента от того, что происходит в операционной », – объясняет Анналотта Шейнин.
Новое исследование проливает свет на фундаментальную природу человеческого сознания и приносит новую информацию о функциях мозга в промежуточных состояниях между бодрствованием и полным бессознательным состоянием. Эти результаты могут также поставить под сомнение наше нынешнее понимание сути общей анестезии.
Эксперименты проводились в ПЭТ-центре Турку совместными усилиями исследовательских групп Гарри Шейнина, изучающих механизмы анестезии, и профессора психологии Антти Ревонсуо, изучающих человеческое сознание и мозг с точки зрения философии и психологии, в сотрудничестве с профессором Майкл Алкир из Калифорнийского университета в Ирвине, США. ПЭТ-центр Турку – это финский национальный исследовательский институт, основанный Университетом Турку, Университетом Або Академи и Университетской больницей Турку.
Исследование финансировалось Академией Финляндии и Фондом Джейн и Атос Эркко.