Forscher untersuchen, wie unser Gehirn erzeugt Bewusstsein und verliert ihn
Medizinisch-induzierten Verlust des Bewusstseins (mLOC), die während der Anästhesie ist verbunden mit einem Abbau der Gehirn-Konnektivität im anatomischen makro-Maßstab—über kortikale Areale—doch welche Rolle das Gehirn Mikro-Schaltung spielt im LOC bleibt unklar.
Wie funktioniert unser Gehirn generiert unser Bewusstsein? Und warum verlieren wir es während der Narkose? Einflussreiche Theorien besagen, dass das Bewusstsein richtet sich auf das Gehirn die Fähigkeit, zu unterscheiden zwischen einer spezifischen sensorischen input und eine große Menge von alternativen, wie Sie in der Lage zu wählen einem Ergebnis unter vielen.
In der Tat, mehrere Studien beim Menschen mit fMRT identifiziert haben ein reichhaltiges set von Ruhe-Staaten der kortikalen Aktivität im anatomischen makro-Skala, das heißt, auf der Ebene der großen Hirnareale. Ein Forscher-team unter der Leitung von der Columbia University jedoch die Hypothese aufgestellt, dass eine person, die Fähigkeit, zu unterscheiden zwischen einer Reihe von alternativen in jedem moment sein sollte, verwurzelt in der Mikro-Muster von Aktivität, oder Mikro-Mitgliedstaaten, auf der Ebene lokaler neuronaler ensembles—die funktionelle Bausteine neuronaler schaltkreise.
Und in eine erste seiner Art Studie, Forscher von der Columbia – Rafael Yuste Labor verwendet zellulärer Auflösung in vivo zwei-Photonen Kalzium-Bildgebung an Mäusen zur Untersuchung von Veränderungen in der lokalen repertoire der neuronalen Mikro-Staaten, die während der Anästhesie. Das team fand heraus, dass Anästhesie unterbricht die Zahl der neuronalen Muster, die durch die Senkung des Netzwerks Mikro-Staaten und neuronalen ensembles in der Rinde, und bestätigt Ihre Erkenntnisse in der Mikro-Elektroden-array-Aufnahmen aus zwei menschlichen Probanden. Ihre Ergebnisse, heute veröffentlicht in der Fachzeitschrift Cell Systems, zeigen, dass die funktionelle Konnektivität des Gehirns während mLOC bricht über Mikro – und makro-anatomischen Maßstäben.
„Diese Studie ist wichtig, weil es die Frage nach der Natur des Bewusstseins, das neuronale Schaltkreis-Ebene“, sagt Rafael Yuste, Leiter der Yuste Lab und professor für Biologie und Neurologie an der Columbia. „Es gibt einen geistigen Faden, der erklären könnte, wie Veränderungen in der Koordination von kleinen Gruppen von Neuronen, die entweder durch Krankheiten oder Anästhetika führen zu Veränderungen im Bewusstsein“, fügte Yuste, der auch ein Mitglied von Columbia Data Science Institute und initiator der BRAIN-Initiative.
Eine weit verbreitete Vorstellung pflegt, dass, während mLOC ist verbunden mit einer macroscale Aufschlüsselung der funktionellen Konnektivität, die lokalen Netze halten die Anzeige von Dynamik-ähnlich wie der Wachzustand, noch in eine isolierte und abgeschottete Weise, sagte Michael Wenzel, der führende Autor auf dem Papier. „Und während dies deutet darauf hin, dass die LOK entsteht aus einem discoordination der neuronalen Aktivität über Hirnareale, fanden wir, dass die lokalen Netzwerk-Dynamik verändern sich dramatisch, während mLOC. Unsere Ergebnisse zeigen, dass der Verlust von Bewußtsein könnte sich ergeben aus Veränderungen in der lokalen integrierten Schaltkreis, das wäre Sekundär Defiziten in macroscale Konnektivität“, fügte Wenzel, der zur Zeit der Studie war es, ein Associate Research Scientist in der Rafael Yuste Lab.