Даже при глубокой анестезии нервные клетки остаются очень активными. Исследование, проведенное учеными из Charité – Universitätsmedizin Berlin, показало с помощью визуализации клеток с высоким разрешением, что локальные нейронные сети остаются активными, даже когда мозг находится в бессознательном состоянии. Под анестезией нервные клетки меняют режим своей работы, срабатывая более синхронно и становясь неожиданно реактивными на раздражители окружающей среды. Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Frontiers in Cellular Neuroscience.
Установление того, как мозг производит сознание, – один из самых сложных вопросов исследования в области нейробиологии. Стремясь приблизиться к ответу, команда во главе с доктором. Мазахир Т. Хасан, исследователь из кластера передового опыта NeuroCure от Charité, объединил усилия с коллегами из Института медицинских исследований Макса Планка в Гейдельберге. Визуализируя нейронную активность в мозгу мышей, они смогли сравнить, как активность мозга отличается у мышей, находящихся в сознании, и мышей, находящихся под наркозом. Доктор NeuroCure. Хасан объясняет: "Мы использовали флуоресцентный белок, который преобразует электрические сигналы в световые. Это позволило нам визуализировать частоту и среднюю амплитуду нейронных ответов и выявить наличие нейрональной синхронности." Результаты этого исследования предполагают, что сознание не просто зависит от количества активных нейронов внутри коры; вместо этого, похоже, это зависит от того, как эти нервные клетки общаются, и от того, насколько им удается различаться с точки зрения их паттернов активности.
Кора головного мозга в бодрствующем состоянии демонстрировала сложные паттерны активности, при этом отдельные клетки запускались в разное время. Под анестезией все нейроны демонстрировали одинаковые паттерны активности и срабатывали одновременно. "Хотя можно было ожидать, что мозг прекратит свою деятельность под наркозом, на самом деле ситуация совсем иная. Нейроны остаются очень активными, но меняют режим связи. В бессознательном состоянии они становятся сильно синхронизированными – проще говоря, все нейроны начинают делать одно и то же. " объясняет г-н. Томас Лиссек, нейробиолог из Гейдельберга и первый автор исследования. Еще одно удивительное открытие заключалось в том, что нейроны были более чувствительны к раздражителям окружающей среды под наркозом, чем когда мозг бодрствовал. "Это особенно удивительно, поскольку анестезия используется для блокирования как болевых, так и внешних раздражителей во время операции," говорит г-н. Лиссек. Некоторые области мозга, которые обычно предназначены для тактильного восприятия, даже реагировали на звуковую информацию.
Эти новые взгляды на паттерны нейронной активности предоставляют информацию об идентичности клеточных параметров, участвующих в формировании сознания и потере сознания. В сочетании с дальнейшими достижениями, которые позволят нам измерять нейронную активность внутри человеческого мозга, эти результаты могут способствовать улучшению наших диагностических возможностей в таких состояниях, как кома и синдром запертости. Впервые в этом исследовании удалось показать, что можно наблюдать визуально идентифицируемые нейронные сети в течение нескольких недель, чтобы изучить последствия анестезии. "Ясно, что исследование анестезии даст глубокое понимание механизма сознания", подчеркивает Хасан.