Naukowcy zidentyfikowali obszar mózgu kluczowy dla świadomości. Eksperyment przeprowadzono na małpach

Niewielka ilość energii elektrycznej, ale zastosowana z odpowiednią częstotliwością i w precyzyjnie dobranym miejsu, wybudziła zwierzęta z głębokiego uśpienia. Naukowcy sądzą, że ich doświadczenia mogą potencjalnie być wykorzystane do leczenia zaburzeń świadomości u ludzi.

Świadomość, a więc zdolność do odczuwania wrażeń wewnętrznych i zewnętrznych, zdaje się zależeć od pewnych określonych miejsc w mózgu, znajdujących się w rejonie centralnego wzgórza bocznego - twierdzą naukowcy po wykonaniu serii doświadczeń na uśpionych małpach. Gdy pobudzili ten rejon mózgu u nieprzytomnych zwierząt, znajdujących się pod wpływem środków znieczulających, takich jak propofol i izofluran, te obudziły się i zaczęły zachowywać jak na jawie. Otwarły oczy, sięgały po przedmioty w ich pobliżu, mimika i ruchy były normalne, a czynność mózgu taka, jak w stanie czuwania. W jaki sposób sprawdzano jeszcze, czy zwierzęta są rzeczywiście świadome? Obserwowano także reakcję mózgu na pewne kompilacje dźwięków.

Eksperyment przeprowadzono na Uniwersytecie Wisconsin w Madison. Naukowcy mówią, że swój sukces zawdzięczają wyjściu poza klasyczne podejście neurologów. Do tej pory, szukając ośrodków odpowiedzialnych za świadomość, obserwowano głównie korę ciemieniową i wzgórze. Teraz naukowcy przyjrzeli się wielu obszarom w mózgu jednocześnie, aby sprawdzić, jak zachowuje się sieć neuronów. Współautor badania adiunkt na Uniwersytecie Wisconsin Yuri Saalmann wyjaśnia, że skupili się na obszarze nazywanym centralnym wzgórzem bocznym, które leży głęboko w rdzeniu mózgu. Uszkodzenia w tej części mózgu u ludzi wiążą się z poważnymi zaburzeniami świadomości, takimi jak śpiączka.

Badaniom poddano grupę makaków. Obserwowano ich mózgi w stanie czuwania, a także podczas snu oraz w czasie znieczulenia. Dzięki temu zawężono pole obserwacji i wykluczono niektóre obszary w mózgu, którymi dawniej interesowali się badacze świadomości, a które teraz okazały się nieistotne.

Ostatecznie zdecydowano się skupić na centralnym wzgórzu bocznym i precyzyjnym stymulowaniu wielu miejsc jednocześnie w odległości zaledwie 200 milionowych części metra od siebie przy pomocy prądu o częstotliwości 50 Hz.

Podczas eksperymentu naukowcy pobudzając w taki sposób mózg nieprzytomnego zwierzęcia, zdołali go obudzić w ciągu zaledwie kilku sekund. Zwierzęta zachowywały się tak jak na jawie - piszą naukowcy. Po odłączeniu stymulacji natomiast makaki natychmiast wracały do stanu nieprzytomności.

Naukowcy zaobserwowali, że tę aktywność w centralnym wzgórzu bocznym można połączyć z aktywnością obserwowaną w zewnętrznych fałdach mózgu, czyli w korze. Jednocześnie widzieli, jak kora oddziałuje na centralne wzgórze boczne. "Tak więc dostrzegamy tu pętlę, łączącą głębsze warstwy kory mózgowej i centralne wzgórze boczne, która w pewnym sensie działa jak silnik" - powiedział Yuri Saalmann.

Zobacz wideo

Celem, który przyświecał naukowcom w trakcie tych badań, była chęć zrozumienie mechanizmu stojącego za stanami świadomości, który jest niezbędny lub wystarczający, aby można było pomóc ludziom z zaburzeniami świadomości - tłumaczą naukowcy.

"Możliwe, że będziemy mogli kiedyś użyć tego rodzaju elektrod, co teraz, stymulujących mózg na bardzo głębokim poziomie i wybudzać ludzi ze śpiączki" - powiedziała Michelle Redinbaugh absolwentka Wydziału Psychologii Uniwersytetu w Wisconsin, współautorka badania. "Nasze odkrycia mogą być ponadto przydatne do opracowania nowych sposobów monitorowania pacjentów w znieczuleniu klinicznym, aby upewnić się, że rzeczywiście są nieświadomi".

Badania zostało opublikowane na łamach czasopisma "Neuron".

Źródło: ScienceDaily.com, Neuron, University of Wisconsin–Madison