Сканирование мозга показывает неуловимую сигнатуру сознания

Ученые обнаружили новую сигнатуру сознания, анализируя мозговую деятельность здоровых людей и людей, которые не знали о своем окружении. Результат, опубликованный в журнале Science Advances, позволяет решить сложную проблему: как точно измерить осведомленность у пациентов, которые не могут общаться.

Были предложены другие методы измерения сознания, но благодаря его размеру и конструкции новое исследование смогло найти особенно сильный сигнал. По словам когнитивного нейробиолога Майкла Питтса из Рид-колледжа в Портленде, работа, проводимая международной группой исследователей из четырех стран, дала «четкие и надежные результаты, которые имеют непосредственное отношение к клинической неврологии сознания».

Сознание — и то, как его создает мозг — это сложное понятие. Оно ускользает, когда мы спим, и может быть искажено лекарствами или потеряно в результате несчастного случая. Хотя ученые предложили много биологических объяснений того, как наш мозг создает сознание, полное определение по-прежнему ускользает от них.

Найдя четкую мозговую сигнатуру осознания, новая работа «приблизит нас к пониманию того, что такое сознание», говорит соавтор исследования Якобо Ситт из INSERM в Париже.

Ситт и его коллеги изучили функциональные данные МРТ, которые регистрировали активность мозга 125 человек, когда они находились в сканерах в исследовательских институтах в Париже, Нью-Йорке и Льеже. Сорок семь из этих людей были здоровы. У остальных был синдром бодрствования без ответа, при котором их глаза были открыты, но у них не было никаких признаков осознания, или они находились в минимально сознательном состоянии, в котором они могли следовать простым инструкциям, таким как движение глаз по команде.

Появились два различных типа мозговой активности. Первый был сложным рисунком, частично характеризующимся противоположностями. Когда одно нервное пятно было активным, другие — нет. Этот сложный узор также не соответствовал анатомии мозга; сигналы отдавались далеко от их анатомических связей. Вторая модель была проще и более тесно связана с анатомией мозга. (Ученые нашли еще два паттерна, но они не соответствовали сознанию.)

Ученые обнаружили, что мозг людей, которые были в полном сознании, проводил больше времени, демонстрируя сложную модель. Люди, которым был поставлен диагноз «синдром нереализованного бодрствования», проводили большую часть своего времени по простой схеме, в то время как люди в минимально сознательном состоянии проводили время в обоих состояниях в различной степени.

Исследователи искали эти сигналы в группе из 11 пациентов, некоторые из которых были в сознании, но не могли общаться. Конечно же, пациенты, которые были осведомлены об их окружении, проводили больше времени в сложном состоянии мозговой деятельности. Более того, когда проверили другую группу из 23 пациентов под наркозом, их мозг проводил меньше времени в сложном состоянии, предполагая, что оно действительно приходит вместе с сознанием.

Исследователи обнаружили, что люди иногда перемещались между двумя различными состояниями. Мозг здоровых людей иногда переходит в простую форму поведения, возможно, представляя собой временные “пробелы в сознании», — пишет команда ученых.

И пациенты в бессознательном состоянии время от времени демонстрировали сложную картину время от времени. Исследователи еще не знают, приходят ли краткие всплески с временным увеличением сознания у этих пациентов, говорит Якобо Ситт. Если да, то “является ли это окном возможностей для общения?” — он спрашивает.

A. Demertzi et al. Human consciousness is supported by dynamic complex patterns of brain signal coordination. Science Advances. Published online February 6, 2019. doi:10.1126/sciadv.aat7603.