onderzoek

Wetenschappers hebben de 'neurologische patronen' van het bewustzijn geïdentificeerd

Nieuw onderzoek metFunctionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) laat zien dat het beeld van de hersenen van een persoon in een vegetatieve toestand of toestand van minimaal bewustzijn verschilt van het beeld van de activiteit van de hersenen van een persoon die bewust is, volgens een artikel dat gepubliceerd is in het tijdschrift Science Advances door een internationaal team van neurobiologen. De resultaten van hun werk laten zien dat, in tegenstelling tot patiënten in een halfbewuste toestand, de hersenen van een gezond persoon een hoge dynamiek en beduidend complexere connectiviteit vertonen.

"De onderzoeksresultaten laten zienEr is aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het bepalen van de "vingerafdrukken" van bewustzijn in de hersenen ", zei de neilbioloog Anil Seth van de Universiteit van Sussex, die niet deelnam aan dit onderzoeksproject. "Dit werk opent nieuwe deuren in het definiëren van bewuste en onbewuste staten onder verschillende omstandigheden."

Een persoon bevindt zich misschien in een tijdelijke toestandbewustzijnsverlies (bijvoorbeeld tijdens slaap of anesthesie) of in een volledig onbewuste toestand, bijvoorbeeld tijdens het ontvangen van een hersenletsel. Maar ondanks het feit dat onderbewustzijn wordt gedefinieerd als het onvermogen van de hersenen om op prikkels te reageren, is dergelijk gedrag niet altijd het gevolg van een onbewuste toestand, zeggen sommige studies. In de praktijk van de geneeskunde waren er bijvoorbeeld gevallen waarin de hersenen van patiënten, schijnbaar niet reageerden op stimuli, feitelijk een activiteit vertoonden die vergelijkbaar was met die eigenschap van het brein van een bewuste persoon - ze werd verteld zich voor te stellen hoe ze een of andere fysieke taak uitvoeren speel bijvoorbeeld tennis. Deze mentale reactie bij afwezigheid van een fysieke reactie wordt cognitieve motorische dissonantie genoemd.

Dergelijke observaties zorgen ervoor dat wetenschappers doorgaan met onderzoek gericht op het begrijpen van wat er gebeurt met het menselijk brein tijdens een bewuste en onbewuste toestand.

In sommige eerdere studies, monitoringelektrische activiteit van de hersenen met behulp van elektro-encefalografie bij mensen die in een slaaptoestand verkeren, onder invloed van anesthesie, of na ervaren traumatisch hersenletsel, hebben bepaalde patronen in de hersengolven geopenbaard die wetenschappers associëren met het bewustzijn. Electroencephalography maakt het echter onmogelijk om volledige ruimtelijke informatie over hersenactiviteit te verkrijgen, zegt Jacobo Sitt van het Paris Institute of Brain and Spinal Cord Research. Op zijn beurt, met behulp van functionele magnetische resonantie beeldvorming, "weten we nu waar deze patronen vandaan komen", zegt de nieuwe studie.

Sitt met collega's ondersteund door drie medischeinstellingen in Parijs, New York en Belgisch Luik voerden een MRI-scan uit bij 47 gezonde mensen, evenals 78 patiënten in een vegetatieve toestand (niet-reagerend wakkerheidsyndroom, UWS), waarbij er een gebrek aan reacties is met het behoud van de slaapwaakcyclus (een persoon ligt met ogen open, maar volledig niet reagerend op prikkels), evenals met een staat van minimaal bewustzijn (MCS), wanneer een persoon de ogen van objecten kan volgen, maar zijn gevoelens en gedachten niet kan overbrengen.

Computeranalyse van MRI-scangegevens,verkregen op basis van ongeveer 400 afbeeldingen van elk ongeveer 20 minuten voor elke deelnemer aan de observaties, onthulde vier patronen (patronen) of patronen van hersenactiviteit. Tegelijkertijd, zoals de onderzoekers opmerken, was de waarschijnlijkheid van de manifestatie van twee specifieke patronen bij direct scannen afhankelijk van de diagnose die door een persoon werd gesteld.

Gezonde mensen hebben bijvoorbeeld aanzienlijk meer kans dande patiënten vertoonden "het eerste karakter van de activiteit", gekenmerkt door een hoge ruimtelijke complexiteit en interregionale connectiviteit van hersengebieden, wat duidt op coördinatie van de hele hersenen. Aan de andere kant was het eerste patroon van activiteit bij patiënten met de diagnose UWS zeer zeldzaam, maar het "vierde" patroon, gekenmerkt door verminderde ruimtelijke complexiteit en interregionale connectiviteit, werd integendeel het vaakst waargenomen. Patiënten met een staat van minimaal bewustzijn (MSC) toonden in het algemeen gemiddelde hersenactiviteit, waarbij ze zich ergens in het midden tussen de twee groepen bevonden. Manifestaties van het tweede en derde activiteitspatroon werden waargenomen bij alle groepen van studiedeelnemers.

Daarna analyseerden de wetenschappers de activiteithersenen van een andere groep mensen, bestaande uit 11 patiënten van een Canadees ziekenhuis. En opnieuw onthulde een MRI-scan bepaalde patronen van hersenactiviteit. Bij zes patiënten met UWS werd het vierde patroon van activiteit het vaakst waargenomen, bij de overige vijf, bij wie cognitief-motorische dissonantie werd waargenomen, manifesteerde zich het eerste patroon van activiteit het vaakst, waardoor de bevindingen van eerdere studies (waarnaar aan het begin van het artikel wordt verwezen) de aanwezigheid van bewustzijn bevestigen bij dergelijke patiënten.

De eerste (links) en vierde (rechter) patronen van hersenactiviteit gedetecteerd door MRI-scan

Volgens neurowetenschapper Tristan Beckinstein uitCambridge University, met zo'n complex monster (patiënten met verschillende toestanden van hersenactiviteit, verschillende medische instellingen, verschillende apparatuur die werd gebruikt voor de studie) "de faalkans van het onderzoek was erg hoog." De resultaten waren echter "extreem consistent", merkt de wetenschapper op.

Het vermogen om handtekeningen van bewustzijn te identificeren enBewusteloosheid kan artsen en familieleden helpen een moeilijke keuze te maken ten gunste van voortzetting of weigering om het leven van ernstig zieke patiënten te ondersteunen, aldus anesthesist Anthony Hadets van de universiteit van Michigan. Bovendien biedt deze gelegenheid u de mogelijkheid om snel de effectiviteit of inefficiëntie van verschillende behandelings- en rehabilitatiemethoden te begrijpen.

"Uiteindelijk leidt dit allemaal tot een beter begripwat er in de hersenen van dergelijke patiënten gebeurt in vergelijking met de hersenen van gezonde mensen en degenen die zich in een bewustzijnsstaat bevinden. Vanuit deze positie maakt deze studie een grote stap vooruit, "voegt Hadets toe.

Bespreek de resultaten van de studie van neurowetenschappers in onze Telegram-chat.