Przejdź do zawartości

Dzięki zastosowaniu MRI odkryto podkorową sieć neuronów integrującą stan czuwania i stan bycia świadomym w ogólną świadomość

Z Wikinews, wolnego źródła informacji.
sobota, 11 maja 2024

1 maja 2024 w Science Translational Medicine ukazał się artykuł, w którym badacze pracujący w szpitalach Massachusetts General Hospital oraz Boston Children’s Hospital przedstawili sposób powiązania dwóch sieci neuronów odpowiedzialnych za tworzenie się świadomości.

Jedną z analizowanych struktur była zaproponowana przez badaczy "domyślna sieć narastającego pobudzenia" (default ascending arousal network; dAAN), która ma być odpowiedzialna za stan czuwania, przytomności. Drugą strukturą była "korowa sieć trybu domyślnego" (cortical default mode network; DMN), określana też jako przyśrodkowa sieć czołowo-ciemieniowa, odpowiedzialna za stan bycia świadomym, uświadamianie sobie czegoś (awareness). Jest ona aktywna na przykład wówczas, gdy człowiek marzy, nie koncentrując się na realizacji jakiegoś celu. Przeprowadzone badania w ramach projektu Human Connectome wskazują na połączenie obu tych struktur w polu brzuszne nakrywki (ventral tegmental area; VTA), co może pozwolić określić, jak stan czuwania oraz stan bycia świadomym integrują się w mózgu w ogólną świadomość (consciousness), zdolność nadawania sensu otaczającemu światu i własnej egzystencji . Może to pozwolić na lepsze określanie, kiedy aktywność danych fragmentów sieci neuronów jest konieczna, a która tylko wystarcza, aby człowiek mógł znajdować się w stanie czuwania i w stanie bycia świadomym. Wcześniej uważano, że VTA tylko moduluje aktywne procesy: zachowanie i funkcje poznawcze.

Do tej pory niewiele było wiadomo, w jaki sposób podtrzymywana jest przytomność (stan czuwania) na poziomie podkorowym. Dane, które pozwoliły na określenie powiązania badanych sieci neuronów, pozyskano ze skanowania pośmiertnego trzech mózgów z wykorzystaniem rezonansu magnetycznego (MRI). Zastosowanie MRI pozwoliło uzyskać skany o bardzo wysokiej rozdzielczości, co z kolei umożliwiło zidentyfikowanie nieznanych jeszcze ścieżek połączeń. Wcześniejsze badania prowadzone wśród osób żywych nie pozwalały na ich uchwycenie, ponieważ znajdują się one blisko tętnic i zatok, których nie da się unieruchomić, przez co uzyskiwane obrazy nie były wyraźne. Mózgi dawców, którzy nie posiadali schorzeń neuroanatomicznych, skanowano do 48 godzin.

Węzły proponowanej sieci dAAN zidentyfikowano w pniu mózgu, podwzgórzu, wzgórzu oraz przodomózgowiu. Analizy ujawniły zarówno, jak te węzły wiążą się ze sobą, jak i z siecią DMN. Z kolei badania in vivo pozwoliły wskazać duży węzeł w polu brzusznym nakrywki łączący obie sieci. Inne obszary, w których obie sieci stanu pobudzenia i stanu bycia świadomym łączyły się ze sobą i pniem mózgu odkryto we wstęgach bocznej i przyśrodkowej przodomózgowia, pod płatem czołowym. Dane do tej części badań pozyskano od 84 osób biorących udział w projekcie Human Connectome. Pozwoliło to określić wzorce aktywności w badanych strukturach. Przyjęta przez badaczy koncepcja zakłada, że optymalne funkcjonowanie jednych sieci w mózgu występuje wówczas, gdy świadomość znajduje się w stanie spoczynkowym (brain is in a resting state of consciousness), a innych sieci, gdy mózg angażuje się w realizowanie konkretnych celów.

Rezultaty badań mogą pozwolić na skuteczniejsze odzyskiwanie świadomości przez pacjentów znajdujących się w śpiączce. Dotyczy to zarówno osób w stanach wegetatywnych, jak i pacjentów usypianych przed operacją. Zdarzają się bowiem przypadki nieprzewidzianych wybudzeń w trakcie trwania zabiegu.

Our goal was to map a human brain network that is critical to consciousness and to provide clinicians with better tools to detect, predict, and promote recovery of consciousness in patients with severe brain injuries. Our connectivity results suggest that stimulation of the ventral tegmental area’s dopaminergic pathways has the potential to help patients recover from coma because this hub node is connected to many regions of the brain that are critical to consciousness

— Brian Edlow, główny autor badań

Efektem badań jest także publikacja nowego "atlasu sieci neuronów": Harvard Ascending Arousal Network.

Brian Edlow, który był głównym autorem publikacji, postanowił przeprowadzić to badanie, ponieważ wcześniej zauważył związki między pniem mózgu na świadomością (przytomnością). Odkrycia tego dokonał razem z badaczami z Harvard Medical School w roku 2016. Wśród większości nieprzytomnych pacjentów z uszkodzonym pniem mózgu, uszkodzony był przede wszystkim obszar określany jako rostral dorsolateral pontine tegmentum. Uszkodzenie takie występowało natomiast tylko u jednego przytomnego pacjenta, który również miał zdiagnozowane uszkodzenia pnia mózgu.

Źródła[edytuj | edytuj kod]