Бадьорий чи непритомний – вирішальну роль відіграє визначена ділянка в таламусі. Адже коли на неї впливали з допомогою мозкової стимуляції, макаки прокидалися навіть з глибокого наркозу, доводить експеримент. Це означає, що виявлена ділянка і в людей залучена до стану бадьорості – і, ймовірно, відкриває шанси на те, що одного дня пацієнтів можна буде розбудити з коми, застосувавши таке стимулювання, повідомляють учені в журналі «Neuron».
Зображення: decade3d/ iStock
Де в мозку розташований центр свідомості? Які схеми нервової активності визначають, що ми бадьорі чи непритомні? Досі на ці запитання немає остаточної відповіді. Але дослідження вказують на те, що на для активного усвідомлення потрібна взаємодія між корою головного мозку і таламусом – частиною проміжного мозку. Засоби для наркозу пригнічують цей зв'язок, така комунікація пошкоджена і в пацієнтів у комі.
Один крок назустріч розшифруванню нашої свідомості зробила Мішель Редінгбот (Michelle Redinbaugh) з Університету Вісконсину в Медісоні та її колеги. Для свого дослідження учені проаналізували мозкову активність макак в стані бадьорості, у сні та під наркозом. При цьому виявилося, що на зміну стану свідомості передусім реагують нейрони в таламусі та в глибоких шарах кори головного мозку.
Але як пов’язані ці ділянки? Хто з них дає сигнал бути бадьорим чи засинати? Аби це з’ясувати, науковці імплантували мавпам електроди до різних частин таламуса та головної кори – як і при глибокій стимуляції проти хвороби Паркінсона чи депресії. Потім учені стимулювали ці місця слабкими імпульсами струму, поки тварини або глибоко спали, або були під наркозом.
Застосування електродів за глибокого стимулювання при хворобі Паркінсона. Зображення: Andreashorn/CC-by-sa 4.0
Несподіваний результат: коли науковці подразнювали певну ділянку в таламусі, макаки раптово прокидалися. «Тварини відкривали очі та кліпали, хапали об’єкти та рухали обличчям й тілом, як у стані бадьорості», – повідомила Редінбот з колегами. Мавпи реагували і на дотики, а їхнє серцебиття й дихання пришвидшувалися.
«Вони поводилися так, ніби були бадьорими», – сказав колега Редінбот Юрі Саалманн (Yuri Saalmann). Це проявилося також і на схемі мозкової активності. «Подразнюючи цю ділянку, ми можемо і в корі головного мозку спровокувати ту нейронну активність, що зазвичай проявляється в стані бадьорості», – сказав Саальманн.
Таке пробудження функціонувало як щодо мав, що спали, так і щодо тварин, які були введені в стан сну наркозом – медикаментами профолом або ізофлураном. Але як тільки мозкова стимуляція припинялася, тварини знову впадали в глибоку непритомність.
На думку вчених, це демонструє, що так званий центролатеральний таламус відіграє ключову роль для активування свідомості. Здається, він передає імпульси, що активують цілу комунікаційну мережу між таламусом та корою головного мозку. Натомість стимулювання пов’язаних з таламусом шарів кори головного мозку не було достатнім, щоб спричинити бадьорість, доводять експерименти.
Але що це означає на практиці? З одного боку, результати надають важливі свідчення про те, як функціонує наша свідомість. Адже коли здійснюють експеримент на мавпах, виявлені ефекти можна екстраполювати на людей, наголошує Крістоф Кох (Christof Koch) з Алленського інституту мозкових наук (Сієтл, США) у коментарі: «Відмінність між людьми та мавпами, особливо на цьому фундаментальному рівні мозку, дуже незначна».
З іншого боку, експеримент породжує сподівання, що одного дня в результаті такої мозкової стимуляції можна буде будити пацієнтів з коми. «Найбільшою мотивацією для наших досліджень є можливість забезпечити людей з пошкодженою свідомістю кращим життям, – сказала Редінбот. – Для цього ми мусимо зрозуміти, який механізм необхідний для свідомості першочергово. Потім ми зможемо цілеспрямовано зосередитися на цій ділянці мозку».
Насправді 2016 року одна наукова команда вже змогла розбудити пацієнта з вегетативного стану ультразвуковим стимулюванням таламуса. Інша команда на чолі з Ніколасом Шіффом (Nicholas Schiff) з Корнелльського університету цілеспрямованою стимуляцією центролатерального таламуса досягнула у пацієнтів в комі принаймні помітної зміни мозкових потоків.
Цей підхід вважають перспективним й інші нейрологи: «Я цілком погоджуюся, що ці дослідження можуть мати важливий терапевтичний і клінічний ефект», – коментує Іґор Каґан (Igor Kagan) з Німецького центру приматів в Ґеттінґені.
Хай там як, потрібно ще з’ясувати, чи в результаті такої мозкової стимуляції пацієнти знову приходять до тями цілковито. У мавп цього не відбувалося, вважає Ніколас Шіфф. «Поведінкові тести дуже обмежені і в дослідженнях на людях відповідали б переходу від вегетативного стану до ранньої мінімальної свідомої поведінки», – прокоментував він.
Nadja Podbregar
Hirnstimulation weckt bewusstlose Affen
Cell Press, 13/02/2020
Зреферувала С. К.
25.02.2020