Bewusstsein: Durchbruchstudie im Gehirn zeigt Hoffnung für unbewusste Patienten

Das menschliche Bewusstsein, durch das wir das Leben erfahren, ist im Gehirn schwer zu fassen - insbesondere bei Menschen, die eine traumatische Hirnverletzung erlebt haben und uns nicht sagen können, dass ihr Gehirn diese wichtige Funktion noch ausführt.

Neue Forschung am Mittwoch in veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte unternimmt einen großen Schritt vorwärts bei der Identifizierung von Gehirnmustern, die Anhaltspunkte dafür liefern, ob jemand möglicherweise noch Bewusstsein wahrnimmt, selbst wenn er uns nicht selbst sagen kann.

Wissenschaftler hoffen, dass sie durch die Identifizierung dieser Gehirnmuster eines Tages möglicherweise dazu beitragen können, dass Patienten, die nicht angesprochen haben, wieder zu Bewusstsein kommen.

Dieses Dokument, das von der kognitiven und klinischen Neurowissenschaftlerin Athena Demertzi, PhD, erstmals verfasst wurde, basiert auf bestehenden Theorien über die Bewusstseinsbildung des Gehirns. Auf einer gewissen Ebene scheint das Bewusstsein damit verbunden zu sein Gehirn-Konnektivität. Wenn wir unbewusst sind, deuten frühere Studien darauf hin, dass sich Regionen des Gehirns nach innen drehen, was die Kommunikationsanstrengungen mit anderen, weit entfernten Regionen verringert. Wenn wir auf LSD stolpern, produziert das Gehirn verschiedene Arten von Konnektivität und sendet viele Signale zwischen den Regionen, ein Phänomen, das manche als „verändertes Bewusstsein“ erklären.

Aber während des einfachen, nüchternen Bewusstseins sendet das Gehirn ständig Signale zwischen den Gehirnregionen und erzeugt eine Erfahrung, die weit über die Summe seiner Teile hinausgeht.

In diesem Artikel werden verschiedene Muster von Gehirnaktivitäten identifiziert, die mit dem Bewusstsein in Verbindung stehen. Dies kann helfen zu leuchten, wenn nicht reagierende Patienten tatsächlich zwischen bewusstem und unbewusstem Zustand wechseln:

„Wenn ich in all den Jahren mit Familien und Patientenbetreuern zusammenarbeitete, ist mir klar, dass ständig Informationen über das, was mit dem geliebten geschieht, gefragt ist“, sagt Demertzi Inverse "Ich betrachte die klinische Relevanz unserer aktuellen Erkenntnisse als vielversprechend, um Informationen über den Bewusstseinszustand der Patienten zu liefern, aber ich finde, dass sie eine weitere Validierung verdienen, bevor wir sie als klinischen Biomarker verwenden."

Demertzi arbeitete an der Universität von Liége in Belgien und begann ihre Untersuchung mit der Aufnahme von fMRT-Bildern von 159 Personen, darunter gesunde Personen, Anästhesiepatienten und Patienten mit nicht reagierendem Wachheitssyndrom - einem vegetativen Zustand, in dem jemand die Augen offen hat, aber sie zeigen nicht Anzeichen von Bewusstsein. Demertzi analysierte die Aktivität und Verbundenheit von 42 verschiedenen Gehirnregionen, um die Muster zu beleuchten. Insgesamt identifizierte sie vier verschiedene Muster, stellte jedoch fest, dass zwei für die Bestimmung des Bewusstseins am nützlichsten sind.

Das erste davon ist Muster eins, das sie als "das komplexeste Muster in Bezug auf den Reichtum in der Art und Weise, wie Regionen miteinander kommunizieren" beschreibt. Muster eins, so erklärt sie, weist auf das Bewusstsein in gesunden Gehirnen hin. Das andere Muster, das sie bemerkte, war Muster vier, ein Muster mit „niedriger Kohärenz“, was bedeutet, dass die 42 Regionen, die sie verfolgte, nicht sehr gut kommunizierten. Das vierte Muster, so schlägt sie vor, deutete auf Bewusstlosigkeit an (dies wurde häufig bei Anästhesisten beobachtet) - was gut zu früheren Befunden passt.

Der neue Teil von Demertzis Studie ist, dass sie bemerkte, dass einige nicht reagierende Patienten dazu neigen, von dem nicht reagierenden Muster vier zum sehr reaktionsschnellen Muster zu wechseln - selbst für die kürzesten Sekunden.

"Unsere Studie zeigt, dass nicht reagierende Patienten, obwohl sie überwiegend das Muster mit niedriger Kohärenz 4 aufweisen, aus dem sie selten austreten, auch Fälle des komplexen Musters 1 aufweisen", erklärt sie. "Wir fragen uns daher, ob wir eines Tages diese momentanen Gehirnkonfigurationen rechtzeitig erkennen können. Daher werden unsere Interventionsentscheidungen gezielter angesprochen, indem diese Zustände der Gehirnkonfiguration stimuliert und somit erhalten werden."

Kurz gesagt, sie sieht diesen Moment, in dem das Gehirn eines Menschen von dem nicht reagierenden Muster 4 zu dem möglicherweise gesunden Muster wechselt, als eine einzigartige und wichtige Gelegenheit. Wenn Ärzte in diesem Moment eingreifen können, hofft sie, dass wir möglicherweise Patienten helfen können, die nicht reagieren warten Sie mal auf das Muster der Gehirnaktivität, das mit dem Bewusstsein verbunden ist.

Ob dies tatsächlich dazu beitragen wird, vollständig in einen wachen, engagierten Staat zurückzukehren, ist schwer zu sagen, gibt Demertzi zu. Sie fügt hinzu, dass einige Familien, die versuchen zu entscheiden, wie sie mit Angehörigen in diesen Staaten vorgehen sollen, ihre Ergebnisse anders interpretieren könnten. "Einige Familien mögen die" Präsenz des Bewusstseins "als hoffnungsvoll betrachten und würden die Bemühungen um die Wiederherstellung des Bewusstseins verstärken," fügt sie hinzu. "Während andere es als stark gefährdeten Staat empfinden könnten, ist das Leben nicht lebenswert."

In beiden Fällen bietet diese Studie eine Grundlage, auf die andere möglicherweise bei der Wiederherstellung zurückgreifen können permanent Bewusstsein für diejenigen, die es verloren haben.

Abstrakt:

Wir haben den Rahmen der Gehirndynamik als einen Eckpfeiler des menschlichen Bewusstseins angenommen und festgestellt, ob die dynamische Signalkoordination spezifische und verallgemeinerbare Muster für bewusste und unbewusste Zustände nach Hirnschäden liefert. Ein dynamisches Muster aus koordinierten und antikoordinierten funktionalen Magnetresonanzbildgebungssignalen charakterisierte gesunde Personen und minimal bewusste Patienten. Die Gehirne nicht ansprechender Patienten zeigten in erster Linie ein Muster einer niedrigen interarealen Phasenkohärenz, das hauptsächlich durch strukturelle Konnektivität vermittelt wird, und hatten geringere Chancen, zwischen den Mustern überzugehen. Das komplexe Muster wurde bei Patienten mit verdeckter Kognition weiter untermauert, die in der Lage waren, Aufgaben im Bereich der Bildgebung für das geistige Bild zu machen und die Auswirkungen dieses Musters auf das Bewusstsein zu bestätigen. Die Anästhesie erhöhte die Wahrscheinlichkeit des weniger komplexen Musters auf gleiche Werte und bestätigte seine Implikation im Unterbewusstsein. Unsere Ergebnisse belegen, dass das Bewusstsein von der Fähigkeit des Gehirns abhängt, die Dynamik des Gehirns aufrechtzuerhalten und den Weg für die Bestimmung spezifischer und generierbarer Fingerabdrücke von bewussten und unbewussten Zuständen zu ebnen.