Стимуляция центрального таламуса во время анестезии проливает свет на нейронную основу сознания
Нейробиология и когнитивистика
Мозг млекопитающих непрерывно объединяет сигналы, поступающие из разных областей, для формирования различных ощущений, эмоций, мыслей и моделей поведения. Этот процесс, известный как интеграция информации, позволяет областям мозга с разными функциями объединяться для формирования целостного восприятия.
Когда млекопитающие находятся без сознания, например под наркозом, мозг временно теряет способность интегрировать информацию. Изучение мозга млекопитающих как в состоянии бодрствования, так и в бессознательном состоянии может помочь лучше понять нейронные процессы, связанные с сознанием, и, возможно, лучше понять коматозные состояния и другие нарушения, характеризующиеся изменениями в состоянии бодрствования.
Исследователи из Кембриджского университета, Оксфордского университета, Университета Макгилла и других научных учреждений по всему миру решили изучить мозг четырех разных видов млекопитающих во время анестезии.
( людей, макак, обезьян-игрунков и мышей ).
( людей, макак, обезьян-игрунков и мышей ).
Их наблюдения, опубликованные в журнале Nature Human Behaviour, позволяют по-новому взглянуть на области мозга и генные паттерны, связанные как с бессознательным состоянием, так и с восстановлением сознания.
Научная статья: Luppi, A.I., Uhrig, L., Tasserie, J. et al. Convergent transcriptomic and connectomic controllers of information integration and its anaesthetic breakdown across mammalian brains. Nat Hum Behav (2026). doi 10. 1038/ s41562-025-02381-5
Научная статья: Luppi, A.I., Uhrig, L., Tasserie, J. et al. Convergent transcriptomic and connectomic controllers of information integration and its anaesthetic breakdown across mammalian brains. Nat Hum Behav (2026). doi 10. 1038/ s41562-025-02381-5
«Эта статья — часть моей исследовательской работы о нейронной основе сознания», — рассказал изданию Medical Xpress Андреа Луппи, первый автор статьи.
«Последние 10 лет я занимаюсь изучением этого вопроса. Моя более раняя работа была посвящена сравнению того, что происходит с мозгом во время бессознательного состояния, вызванного наркозом, и во время комы или других нарушений сознания (например, того, что раньше называли вегетативным состоянием).
«В нашей статье мы задаемся вопросом, одинаково ли действует анестезия на мозг человека и других биологических видов, которые часто используются в качестве моделей в нейробиологических и клинических исследованиях».
Как «включить» мозг во время анестезии
Луппи и его коллеги почти десять лет изучают нейронные процессы, связанные с сознанием и бессознательным состоянием. Их последняя статья посвящена четырем видам: людям, макакам, игрункам и мышам.
Луппи и его коллеги почти десять лет изучают нейронные процессы, связанные с сознанием и бессознательным состоянием. Их последняя статья посвящена четырем видам: людям, макакам, игрункам и мышам.
«Мы надеемся, что, изучая различных млекопитающих и сравнивая их с человеком, мы сможем выявить наиболее важные механизмы сознания и научиться восстанавливать его у пациентов», — сказал Луппи.
В рамках своего исследования ученые измерили активность мозга людей и трех видов животных, которых они сканировали, пока те находились под наркозом, с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Это широко используемый неинвазивный метод визуализации, который позволяет измерять активность мозга, выявляя изменения в кровотоке.
»Наш подход позволил нам отслеживать взаимодействие различных областей мозга в течение времени," — объяснил Луппи. «Мы обнаружили, что, когда люди и животные бодрствуют, их мозг работает как большой оркестр: хотя разные его части выполняют разные функции, все они явно взаимодействуют друг с другом, создавая симфонию. Мы называем это 'синергией.'»
Исследователи заметили, что эта коллективная активность, напоминающая работу оркестра, прекращается, когда все подопытные теряют сознание. Однако его удалось восстановить, стимулируя центральный таламус — область в центре мозга, которая, как известно, передает сенсорную и моторную информацию, но также может выступать в роли дирижера «мозгового оркестра».
«Обезболенный мозг похож на набор инструментов, каждый из которых играет свою мелодию, независимо от того, что играют остальные, — говорит Луппи. — Однако если стимулировать небольшую область в глубине мозга, называемую центральным таламусом, животное выходит из состояния наркоза, и мозговая симфония возобновляется».
Используя вычислительные инструменты, Луппи и его коллеги смоделировали связи между различными областями мозга и смоделировали картину того, как именно экспрессируются различные гены в этих областях, во время бессознательного состояния животных, и после восстановления сознания. Это позволило им выявить нейронные механизмы, которые играют ключевую роль в формировании сознания и которые, по-видимому, в эволюционном плане консервативны у всех изученных ими видов.
Новое понимание нейронных основ сознания
Это недавнее исследование расширяет наши представления о том, как мозг восстанавливает бодрствование. В будущем наблюдения ученых могут помочь в разработке новых методов лечения нарушений сознания, которые возникают после черепно-мозговых травм, инфекций или опухолей — таких состояний как коматозное, вегетативное, минимально сознательное и посттравматическое спутанное состояние сознания.
Это недавнее исследование расширяет наши представления о том, как мозг восстанавливает бодрствование. В будущем наблюдения ученых могут помочь в разработке новых методов лечения нарушений сознания, которые возникают после черепно-мозговых травм, инфекций или опухолей — таких состояний как коматозное, вегетативное, минимально сознательное и посттравматическое спутанное состояние сознания.
«Важно найти общие черты у разных видов и при использовании разных анестетиков: то, что сохраняется в ходе эволюции, часто является фундаментальным», — говорит Луппи.
«Пожалуй, самый важный результат нашего исследования заключается в том, что мы смогли создать компьютерную модель, которая предсказывает, какую область мозга нужно стимулировать, чтобы с наибольшей вероятностью вернуть пациенту способность к «мозговой симфонии» [к восстановлению сознания], Это можно использовать для определения области мозга, которую нужно стимулировать у пациентов в состоянии долгой комы, чтобы попытаться вернуть их в сознание».
Луппи и его коллеги планируют дальнейшие исследования, направленные на изучение нейронных механизмов, связанных с возвращением сознания после периодов бессознательного состояния. Они надеются, что в конечном итоге это поможет разработать более надежные и целенаправленные стратегии вывода пациентов из комы или других длительных бессознательных состояний.
«Моя долгосрочная цель — понять механизмы, управляющие сознанием, и выяснить, как с помощью лекарственных средств или стимуляции мозга можно вернуть пациентам сознание», — добавил Луппи.
