Ежегодно только в Соединенных Штатах миллионам людей вводят общую анестезию, но не всегда легко определить, находятся ли они на самом деле без сознания.
Небольшая часть этих пациентов восстанавливает некоторую осведомленность во время медицинских процедур, но новое исследование мозговой активности, которая представляет сознание, может предотвратить эту потенциальную травму. Это также может помочь как людям, находящимся в коме, так и ученым, пытающимся определить, какие части мозга могут считаться ключевыми для сознательного разума.
«То, что было показано в течение 100 лет в бессознательном состоянии, таком как сон, — это медленные волны электрической активности в мозге, — говорит Юрий Заалманн, профессор психологии и нейробиологии Университета Висконсин-Мэдисон. «Но это могут быть неподходящие сигналы. В ряде условий — при использовании различных анестетиков, у людей, страдающих от комы, с повреждением головного мозга или других клинических ситуаций — может также наблюдаться высокочастотная активность. . »
Исследователи UW-Madison зарегистрировали электрическую активность примерно 1000 нейронов, окружающих каждый из 100 участков мозга пары обезьян в Национальном исследовательском центре приматов штата Висконсин в нескольких состояниях сознания: под наркозом, легким сном, бодрствованием в состоянии покоя и выведен из анестезии в состояние бодрствования посредством электростимуляции точки в глубине мозга (процедура, которую исследователи описали в 2020 году).
«Имея данные по нескольким областям мозга и различным состояниям сознания, мы могли бы объединить все эти признаки, традиционно связанные с сознанием, включая то, насколько быстрые или медленные ритмы мозга в разных областях мозга, с большим количеством вычислительных показателей, которые описывают, насколько сложны — это сигналы и то, как сигналы в разных областях взаимодействуют », — говорит Мишель Рединбо, аспирантка лаборатории Залмана и соавтор исследования, опубликованного сегодня в журнале Cell Systems .
Чтобы определить характеристики, которые лучше всего указывают на то, были ли обезьяны в сознании или без сознания, исследователи использовали машинное обучение. Они передали свой большой пул данных компьютеру, сказали компьютеру, какое состояние сознания вызывало каждый образец активности мозга, и спросили компьютер, какие области мозга и образцы электрической активности наиболее сильно соответствуют сознанию.
Результаты указывали в сторону от лобной коры, той части мозга, которая обычно отслеживается для безопасного поддержания общей анестезии у людей, и той части, которая, скорее всего, демонстрирует медленные волны активности, которые долгое время считались типичными для бессознательного состояния.