Стимуляция центрального таламуса во время анестезии проливает свет на нейронную основу сознания

Публикация британского издания Medical Xpress

Мозг млекопитающих непрерывно объединяет сигналы, поступающие из разных областей, для формирования различных ощущений, эмоций, мыслей и моделей поведения. Этот процесс, известный как интеграция информации, позволяет областям мозга с разными функциями объединяться для формирования целостного восприятия.

Когда млекопитающие находятся без сознания, например под наркозом, мозг временно теряет способность интегрировать информацию. Изучение мозга млекопитающих как в состоянии бодрствования, так и в бессознательном состоянии может помочь лучше понять нейронные процессы, связанные с сознанием, и, возможно, лучше понять коматозные состояния и другие нарушения, характеризующиеся изменениями в состоянии бодрствования.

Исследователи из Кембриджского университета, Оксфордского университета, Университета Макгилла и других научных учреждений по всему миру решили изучить мозг четырех разных видов млекопитающих во время анестезии.

( людей, макак, обезьян-игрунков и мышей ).

Их наблюдения, опубликованные в журнале Nature Human Behaviour, позволяют по-новому взглянуть на области мозга и генные паттерны, связанные как с бессознательным состоянием, так и с восстановлением сознания.

Научная статья: Luppi, A.I., Uhrig, L., Tasserie, J. et al. Convergent transcriptomic and connectomic controllers of information integration and its anaesthetic breakdown across mammalian brains. Nat Hum Behav (2026). doi 10. 1038/ s41562-025-02381-5

«Эта статья — часть моей исследовательской работы о нейронной основе сознания», — рассказал изданию Medical Xpress Андреа Луппи, первый автор статьи.

«Последние 10 лет я занимаюсь изучением этого вопроса. Моя более раняя работа была посвящена сравнению того, что происходит с мозгом во время бессознательного состояния, вызванного наркозом, и во время комы или других нарушений сознания (например, того, что раньше называли вегетативным состоянием).

«В нашей статье мы задаемся вопросом, одинаково ли действует анестезия на мозг человека и других биологических видов, которые часто используются в качестве моделей в нейробиологических и клинических исследованиях».

Как «включить» мозг во время анестезии

Луппи и его коллеги почти десять лет изучают нейронные процессы, связанные с сознанием и бессознательным состоянием. Их последняя статья посвящена четырем видам: людям, макакам, игрункам и мышам.

«Мы надеемся, что, изучая различных млекопитающих и сравнивая их с человеком, мы сможем выявить наиболее важные механизмы сознания и научиться восстанавливать его у пациентов», — сказал Луппи.

В рамках своего исследования ученые измерили активность мозга людей и трех видов животных, которых они сканировали, пока те находились под наркозом, с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Это широко используемый неинвазивный метод визуализации, который позволяет измерять активность мозга, выявляя изменения в кровотоке.

«Наш подход позволил нам отслеживать взаимодействие различных областей мозга в течение времени,» — объяснил Луппи. «Мы обнаружили, что, когда люди и животные бодрствуют, их мозг работает как большой оркестр: хотя разные его части выполняют разные функции, все они явно взаимодействуют друг с другом, создавая симфонию. Мы называем это ‘синергией.'»

Исследователи заметили, что эта коллективная активность, напоминающая работу оркестра, прекращается, когда все подопытные теряют сознание. Однако его удалось восстановить, стимулируя центральный таламус — область в центре мозга, которая, как известно, передает сенсорную и моторную информацию, но также может выступать в роли дирижера «мозгового оркестра».

«Обезболенный мозг похож на набор инструментов, каждый из которых играет свою мелодию, независимо от того, что играют остальные, — говорит Луппи. — Однако если стимулировать небольшую область в глубине мозга, называемую центральным таламусом, животное выходит из состояния наркоза, и мозговая симфония возобновляется».

Используя вычислительные инструменты, Луппи и его коллеги смоделировали связи между различными областями мозга и смоделировали картину того, как именно экспрессируются различные гены в этих областях, во время бессознательного состояния животных, и после восстановления сознания. Это позволило им выявить нейронные механизмы, которые играют ключевую роль в формировании сознания и которые, по-видимому, в эволюционном плане консервативны у всех изученных ими видов.

Новое понимание нейронных основ сознания

Это недавнее исследование расширяет наши представления о том, как мозг восстанавливает бодрствование. В будущем наблюдения ученых могут помочь в разработке новых методов лечения нарушений сознания, которые возникают после черепно-мозговых травм, инфекций или опухолей — таких состояний как коматозное, вегетативное, минимально сознательное и посттравматическое спутанное состояние сознания.

«Важно найти общие черты у разных видов и при использовании разных анестетиков: то, что сохраняется в ходе эволюции, часто является фундаментальным», — говорит Луппи.

«Пожалуй, самый важный результат нашего исследования заключается в том, что мы смогли создать компьютерную модель, которая предсказывает, какую область мозга нужно стимулировать, чтобы с наибольшей вероятностью вернуть пациенту способность к «мозговой симфонии» [к восстановлению сознания], Это можно использовать для определения области мозга, которую нужно стимулировать у пациентов в состоянии долгой комы, чтобы попытаться вернуть их в сознание».

Луппи и его коллеги планируют дальнейшие исследования, направленные на изучение нейронных механизмов, связанных с возвращением сознания после периодов бессознательного состояния. Они надеются, что в конечном итоге это поможет разработать более надежные и целенаправленные стратегии вывода пациентов из комы или других длительных бессознательных состояний.

«Моя долгосрочная цель — понять механизмы, управляющие сознанием, и выяснить, как с помощью лекарственных средств или стимуляции мозга можно вернуть пациентам сознание», — добавил Луппи.

Stimulating the central thalamus during anesthesia sheds light on neural basis of consciousness

Ранее было опубликовано:

«Сколько еще таких людей, не откликающихся, но сохраняющих сознание, томится в безвестности в неврологических отделениях и домах инвалидов?» Зачем измерять сознание человека.

Отрывок из книги нейробиолога Анила Сета «Быть собой. Новая теория сознания».

vk.com/wall-198541633_16017

Источник: vk.com

Источник: ai-news.ru