Вчені визначили «неврологічні патерни» свідомості

Нове дослідження з використанням функціональної магнітно-резонансної томографії (fMRI) показує, що картина мозку людини, що знаходиться у вегетативному стані або стані мінімальної свідомості відрізняється від картини активності мозку людини, що знаходиться в свідомості, йдеться у статті в журналі Science Advances міжнародною командою нейробіологів. Результати їх роботи показують, що на відміну від пацієнтів, що знаходяться в напівнепритомному стані, мозок здорової людини демонструє високу динаміку і істотно більш складну коннективность.

«Результати дослідження демонструють істотний прогрес у визначенні «відбитків» свідомості в мозку», — говорить невролог Аніл Сет з Сассекського університету, який не брав участь в цьому дослідницькому проекті. – «Ця робота відкриває нові двері у визначенні свідомих і несвідомих станів при різних умовах».

може перебувати у стані тимчасової втрати свідомості (наприклад, під час сну або анестезії) або в повному несвідомому стані, наприклад, при отриманні травми мозку. Але незважаючи на те, що непритомність визначається як нездатність мозку реагувати на подразники, що подібна поведінка не завжди є результатом несвідомого стану, говорять результати деяких досліджень. Наприклад, у практиці медицини спостерігалися випадки, коли мозок пацієнтів, на перший погляд ніяк не реагує на подразники, насправді демонстрував активність аналогічну тієї, що властива мозку людини, що знаходиться у свідомості – їм говорили уявити, як вони виконують яку-небудь фізичну задачу, наприклад, грають у теніс. Така психічна реакція при відсутності фізичного відповіді носить назву когнітивно-моторного дисонансу.

Подібні спостереження змушує вчених продовжувати дослідження, спрямовані на розуміння того, що відбувається з людським мозком під час свідомого і несвідомого стану.

У деяких більш ранніх дослідженнях моніторинг електричної активності мозку за допомогою електроенцефалографії у людей, що знаходилися в стані сну, під впливом анестезії або після випробуваною черепно-мозкової травми, виявляв у мозкових хвилях певні патерни, які вчені пов'язують з свідомістю. Однак електроенцефалографія не дає можливості одержати повну просторову інформацію про активність мозку, говорить Джакобо Їх з Паризького інституту досліджень головного і спинного мозку. У свою чергу за допомогою функціональної магнітно-резонансної томографії «тепер ми знаємо, звідки з'являються ці паттерни», йдеться в новому дослідженні.

Їх з колегами, при підтримці трьох медичних установ в Парижі, Нью-Йорку і бельгійському Льєжі провели МРТ-сканування 47 здоровим людям, а також 78 пацієнтам, які перебувають у вегетативному стані (unresponsive wakefulness syndrome, UWS), при якому спостерігається відсутність реакцій із збереженням циклу сну-неспання (чоловік лежить з відкритими очима, але абсолютно не реагує на подразники), а також зі станом мінімального свідомості (MCS), коли людина може стежити очима за об'єктами, але не може передавати свої почуття і думки.

Комп'ютерний аналіз даних МРТ-сканування, отриманих на основі близько 400 зображень тривалістю близько 20 хвилин кожне для кожного учасника спостережень, виявив чотири закономірності (патерну) або характеру активності мозку. При цьому, як відзначають дослідники, ймовірність прояву двох певних патернів при скануванні безпосередньо залежала від встановленого людині діагнозу.

наприклад, у здорових людей суттєво частіше, ніж у пацієнтів виявлявся «перший характер активності», що характеризується високою просторовою складністю та міжрегіональної коннективностью відділів мозку, що свідчить про координацію роботи всього мозку. З іншого боку, у пацієнтів з діагнозом UWS перший патерн активності проявлявся дуже рідко, а ось «четвертий», що характеризується зниженою просторової складністю та міжрегіональної коннективностью, навпаки, спостерігався найчастіше. Пацієнти зі станом мінімального свідомості (MSC) в цілому демонстрували усереднену активність мозку, перебуваючи десь посередині між двома групами. Прояви другого і третього патерну активності спостерігалися серед усіх груп учасників дослідження.

Після цього вчені провели аналіз активності мозку іншої групи людей, що складалася з 11 пацієнтів однієї з канадських лікарень. І знову ж МРТ-сканування показало наявність певних характерів мозкової активності. У шести пацієнтів з UWS найчастіше спостерігався четвертий патерн активності, у решти п'яти, у яких відзначався когнітивно-моторний дисонанс, найчастіше виявлявся перший патерн активності, підтверджуючи тим самим висновки попередніх досліджень (про які говорилося на початку статті), які вказували на наявність свідомості у таких пацієнтів.

Перший (зліва) і четвертий (праворуч) патерни мозкової активності, виявлені за допомогою МРТ-сканування

За словами нейробіолога Трістана Бекинштейна з Кембриджського університету, при такій складній вибірці (пацієнти з різним станом активності мозку, різні медичні установи, різне обладнання, яке використовувалося для дослідження) «ймовірність невдачі дослідження була дуже високою». Однак результати виявилися «гранично послідовними», відзначаєвчений.

Можливість ідентифікації сигнатур свідомості і несвідомості може допомогти медикам і родичам прийняти складний вибір на користь продовження або відмови від підтримки життя тяжкохворих пацієнтів, вважає анестезіолог Ентоні Хадец з Мічиганського університету. Крім того, така можливість дозволить швидше зрозуміти ефективність або неефективність тих чи інших методів лікування та реабілітації.

«В кінцевому підсумку все це веде до кращого розуміння того, що відбувається в мозку таких пацієнтів в порівнянні з мозком здорових людей і тих, хто знаходиться у стані свідомості. З цієї позиції дане дослідження робить великий крок вперед», — додає Хадец.

Обговорити результати дослідження нейробіологів можна в нашому .