Группа ученых под руководством Юрия Саальманна, доцента Университета Висконсина в Мэдисоне, провела серию экспериментов по стимуляции мозга макак, пытаясь определить области, которые отвечают за сознание. Мозг макаки очень схож с человеческим мозгом, что делает его подходящей моделью для экспериментов.
Команда проводила электрическую стимуляцию мозга обезьян, когда животные бодрствовали, спали и находились под наркозом. В отличие от прошлых исследований, ученые регистрировали активность из нескольких областей мозга одновременно. «Мы решили выйти за рамки классического подхода, когда регистрируются результаты только по одной области за один раз, — сказал Юрий Cаальманн. — Мы одновременно записывали показатели из нескольких областей, чтобы увидеть поведение нейронной сети».
Задача состояла в определении «минимальных механизмов», необходимых для активации сознания. Для этого исследователи проверили, может ли стимуляция определенных участков мозга заставить обезьян очнуться от наркоза. Электроды были специально сконструированы таким образом, чтобы имитировать мозговую активность, которую обезьяны проявляют во время бодрствования.
«Это позволило нам напрямую управлять сознанием животных и фиксировать изменения в коммуникативном и информационном потоке с очень высокой степенью пространственной и временной специфичности», — объяснила соавтор исследования Мишель Рединбо, исследователь из Висконсинского университета в Мэдисоне.
Когда команда электрически стимулировала часть мозга, называемую центральным латеральным таламусом, расположенную в переднем мозге, обезьяны просыпались: они открывали глаза, моргали, вытягивали руки, гримасничали, а приборы показывали измененные жизненные показатели.
«Мы обнаружили, что, стимулируя эту крошечную область мозга, мы можем разбудить животных и восстановить всю мозговую активность, которая обычно видна в коре головного мозга во время бодрствования, — сообщил Юрий Саальманн в интервью Cell Press. — Они вели себя точно так же, как если бы не спали. Когда мы выключили электрическую стимуляцию, животные сразу же вернулись в бессознательное состояние».
«Эта область мозга может функционировать как „двигатель сознания“, — считает Мишель Рединбо. — Хотя прошлые исследования показали, что электрическая стимуляция может пробудить мозг человека и животных, новые открытия уникальны, поскольку они показывают, какие специфические нейронные взаимодействия кажутся минимально необходимыми для активации сознания».
Команда заявила, что полученные результаты могут иметь много применений в будущем, но необходимы дополнительные исследования.
«Главная мотивация этого исследования — помочь людям с расстройствами сознания жить лучше, — сказала Мишель Рединбо в интервью Cell Press. — Мы должны начать с понимания минимального механизма, который необходим для активации сознания, чтобы правильная часть мозга могла быть вычислена клинически. Вполне возможно, что мы сможем использовать такие электроды для стимуляции глубокого мозга, чтобы вывести людей из комы. Результаты также могут быть полезны для разработки новых способов наблюдения за пациентами под клинической анестезией, чтобы убедиться, что они находятся в безопасном бессознательном состоянии».
Источники
- Tiny area of brain may be ‘engine of consciousness’, scientists suggest
- Thalamus Modulates Consciousness via Layer-Specific Control of Cortex
