ЛЕНТА

Стимуляция таламуса пробудила макак от наркоза

Michelle Redinbaugh et al. / Neuron, 2020

Американские и израильские ученые обнаружили, что при глубокой электростимуляции таламуса с частотой в 50 герц макаки приходят в сознание при общей анестезии: начинают двигаться, реагировать на свет, а также меняются их физиологические показатели вроде сердечного ритма и дыхания. Статья опубликована в журнале Neuron.

В общем понимании сознание — это способность организма реагировать на внешние стимулы и достоверно оценивать собственное состояние. Сознание включает в себя множество различных аспектов, а вовлечена в него работа всех сенсорных систем и отвечающих за них мозговых структур. При этом нейронные корреляты, отвечающие за каждую из частей сознания, разумеется, связаны между собой, но отследить все связи столь сложной системы довольно тяжело: за сознание отвечают не только кортикальные, но и более глубокие структуры — например, таламус. Кроме того, активность вовлеченных структур во многом зависит от уровня сознания человека: в бодрствующем он состоянии, спит, или находится, например, под общей анестезией.

Наиболее явный кандидат на роль «командного центра» сознания в головном мозге — это таламус, так как он, с одной стороны, сам играет большую роль в регуляции сознания, а с другой — руководит и работой вовлеченных структур коры. Проблема в том, что таламус — это часть промежуточного мозга, самых глубоких его частей, поэтому изучить его активность с помощью традиционных неизвазивных методов нейровизуализации на людях довольно трудно.

Мишель Рединбо (Michelle Redinbaugh) из Висконсинского университета в Мэдисоне и ее коллеги решили провести исследование участия таламуса в работе сознания на макаках. Для этого они имплантировали микроэлектроды в передний зрительный отдел и боковую внутритеменную зону правого полушария — отделы, вовлеченные в работу зрительной системы: их активность меняется, например, во время глубокой фазы сна. Кроме того, микроэлектроды также подключили к центральной части латерального ядра таламуса.

После имплантации электродов активность мозга макак изучили в трех условиях: во время бодрствования, глубокого сна и медикаментозной анестезии. То, находится ли макака в сознании, ученые проверяли по поведенческим реакциям: движениям глаз, моторным откликам, вокализации и так далее.

При стимуляции таламуса во время анестезии макаки показали все признаки бодрствования: они открыли глаза, начали двигать конечностями, реагировали на свет, а также изменилось их дыхание и сердечный ритм. Интересно, что стимуляция пробуждала макак от анестезии независимо от препарата, который использовался (изофлуран или пропофол), и дня проведения эксперимента. При этом сам эффект зависел от частоты посылаемых в электроды сигналов: в сознание макаки приходили только при стимуляции в 50 герц.

Далее ученые изучили активность 845 отдельных нейронов в изучаемых областях мозга макак в трех состояниях: бодрствующем, спящем и при общей анестезии. Оказалось, что частота спайков (колебаний потенциала при возбуждении нейрона) нейронов таламуса значительно (p < 0,0001) ниже в состоянии сна и при анестезии (также независимо от используемого препарата). То же самое наблюдалось и в изученных глубоких кортикальных структурах: это означает, что таламус в действительности связан с корой общими нейронными путями, отвечающими за состояние сознания. При этом стимуляция самой коры макак в сознание не привела, что может означать, что у таламуса в регуляции сознания главенствующая роль.

По словам авторов работы, самое эффективное применение их результатов — изучение заболеваний центральной нервной системы, связанных с различными аспектами сознания. К примеру, стимуляция таламуса с помощью инвазивных микроэлектродов, как рассказала главный автор работы изданию Gizmodo, сможет помочь пациентам выйти из коматозного состояния.

Предсказать, выйдет ли человек из комы, можно по уровню обмена веществ головного мозга: так, несколько лет назад ученые с помощью позитронно-эмиссионной томографии показали, что при уровне обмена веществ в 42 процента от нормального пациент придет в сознание с вероятностью в 88 процентов.

Елизавета Ивтушок

источник

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Do NOT follow this link or you will be banned from the site!
Установите приложение MEGANEWS на Google Play
УСТАНОВИТЬ
Закрыть
Закрыть

Обнаружен Adblock

Поддержите нас, пожалуйста, отключив блокировку рекламы.