Сознание, пожалуй, самая важная научная тема. Без сознания в конце концов не было бы науки. Но хотя все мы знаем, что значит быть сознательными – это означает, что мы обладаем личным осознанием и реагируем на окружающий мир, – оказалось, что практически невозможно объяснить, как именно это происходит, благодаря аппаратным средствам мозга. Это называется "жесткий" проблема сознания.
Решение сложной проблемы – вопрос большого научного любопытства. Но пока мы даже не решили "легкий" проблемы объяснения того, какие системы мозга в целом вызывают сознательные переживания – у людей или других животных. Это имеет огромное клиническое значение. Расстройства сознания являются частым следствием тяжелой черепно-мозговой травмы и включают кому и вегетативные состояния. И все мы испытываем временную потерю сознания, находясь под наркозом во время операции.
В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, мы показали, что сознательная активность мозга, по-видимому, связана с мозговой деятельностью "химическое вещество удовольствия," дофамин.
Тот факт, что нервные механизмы, лежащие в основе расстройств сознания, трудно охарактеризовать, затрудняет диагностику и лечение этих состояний. Визуализация мозга установила, что сеть взаимосвязанных областей мозга, известная как сеть режима по умолчанию, участвует в самосознании. Также было показано, что эта сеть нарушается при анестезии и после повреждения головного мозга, вызывающего нарушения сознания. Важно отметить, что это кажется очень важным для сознательного опыта.
Некоторые пациенты, однако, могут казаться без сознания, хотя на самом деле это не так. В ходе знаменательного исследования в 2006 году группа исследователей показала, что 23-летняя женщина, которая перенесла тяжелую травму головного мозга и, как считалось, находилась в вегетативном состоянии после дорожно-транспортного происшествия, имела признаки осведомленности. Пациенту было предложено представить игру в теннис во время сканирования мозга (фМРТ), и ученые увидели, что участки мозга, участвующие в моторных процессах, активируются в ответ.
Точно так же, когда ее попросили представить, как она идет по комнатам своего дома, области мозга, участвующие в пространственной навигации, такие как задняя теменная кора, стали активными. Модель активации, которую она показала, была аналогична таковой у здоровых людей, и считалось, что она обладает осознанием, хотя это не было заметно при классической клинической оценке (без сканирования мозга).
Другое исследование обнаружило аналогичные эффекты у других пациентов с вегетативным состоянием. В этом году группа ученых, написавшая в журнале Brain, предупредила, что каждый пятый пациент в вегетативном состоянии на самом деле может быть достаточно сознательным, чтобы выполнять команды во время сканирования мозга, хотя единого мнения по этому поводу нет.
Химическое вещество мозга, участвующее в сознании
Итак, как мы можем помочь этим людям? Мозг – это больше, чем просто скопление разных областей. Клетки мозга также полагаются на ряд химических веществ для связи с другими клетками, обеспечивая выполнение ряда функций мозга. До нашего исследования уже были некоторые доказательства того, что дофамин, хорошо известный своей ролью в вознаграждении, также играет роль в расстройствах сознания.
Например, одно исследование показало, что высвобождение дофамина в головном мозге снижается у пациентов с минимальным сознанием. Более того, ряд небольших исследований показал, что сознание пациентов можно улучшить, дав им лекарства, которые действуют через дофамин.
Источник дофамина в головном мозге называется вентральной тегментальной областью (VTA). Именно из этой области дофамин попадает в большинство областей коры головного мозга. В нашем недавнем исследовании мы показали, что функция этого источника дофамина в головном мозге нарушается у пациентов с нарушениями сознания, а также у здоровых людей после введения анестетика.
У здоровых людей мы обнаружили, что функция VTA восстанавливалась после отмены седации. И люди с пониженным сознанием, которые со временем улучшились, также частично восстановили свою функцию VTA. Кроме того, дисфункция дофамина была связана с дисфункцией в сети режима по умолчанию, что, как мы уже знаем, является ключевым в сознании. Это говорит о том, что дофамин действительно может играть центральную роль в поддержании нашего сознания.
Исследование, проведенное в отделении анестезии Кембриджского университета, также показывает, что использование текущих и будущих препаратов, воздействующих на дофамин, должно помочь улучшить наше понимание анестезии. Удивительно, хотя анестезия эфиром была впервые использована в хирургии в Массачусетской больнице общего профиля в 1846 году, конкретные процессы, касающиеся того, как общие анестетики действуют на нескольких участках, оказывая анестезирующее действие, остаются загадкой.
Но самым захватывающим аспектом этого исследования в конечном итоге является то, что оно дает надежду на лучшее лечение расстройств сознания с помощью лекарств, действующих на дофамин.