Medvetenhet: Genombrott Hjärnstudie visar Hopp för medvetslösa patienter

Människans medvetande, linsen genom vilken vi upplever livet, är en svår sak att nere i hjärnan - särskilt hos personer som har upplevt traumatisk hjärnskada och inte kan berätta för oss att deras hjärnor fortfarande utför den nödvändiga funktionen.

Ny forskning släpptes onsdag i Science Advances tar ett stort steg framåt för att identifiera hjärnmönster som fungerar som ledtrådar för huruvida någon fortfarande kan uppleva medvetande, även om de inte kan berätta för oss själva.

Forskare hoppas att de genom en identifiering av dessa hjärnmönster kan hjälpa en dag att hjälpa patienter att återuppleva medvetandet.

Detta dokument, först författat av kognitiv och klinisk neurovetenskaplig Athena Demertzi, Ph.D., bygger på befintliga teorier om hur hjärnan producerar medvetande. Medvetenhet, på en viss nivå, verkar vara associerad med hjärnans anslutning. När vi är medvetslösa indikerar tidigare studier att regioner i hjärnan vänder inåt och minskar kommunikationsinsatserna med andra, avlägsna regioner. När vi snubblar på LSD, producerar hjärnan olika typer av anslutningar och skickar många signaler mellan regioner, ett fenomen som vissa förklarar som "förändrat medvetande".

Men under enkel, nykter medvetenhet skickar hjärnan ständigt signaler mellan hjärnregioner och skapar en livsupplevelse som är mycket större än summan av dess delar.

I detta dokument identifieras olika mönster av hjärnaktivitet i samband med medvetandet, vilket kan bidra till att belysa när icke-responsiva patienter faktiskt växlar mellan medvetna och omedvetna tillstånd:

"Arbeta med familjer och patientomsorgare i alla dessa år inser jag att det finns en ständig efterfrågan på information om vad som händer med deras älskade, säger Demertzi Omvänd. "Jag överväger den kliniska relevansen av våra nuvarande fynd som lovar att ge information om medvetenhetstillstånd hos patienter, men jag finner att de förtjänar ytterligare validering innan vi använder dem som klinisk biomarkör."

Demertzi började sin utredning genom att ta fMRI-bilder från 159 personer, inklusive friska individer, personer under anestesi och patienter med oreceptivt vakna syndrom - ett vegetativt tillstånd där någons ögon är öppna, men de visar ingen tecken på medvetenhet. Demertzi analyserade aktiviteten och anslutningen av 42 olika hjärnområden för att belysa mönstren. Sammantaget identifierade hon fyra olika mönster men fann att två verkar vara mest användbara för att bestämma medvetandet.

Den första av dessa är mönster en, som hon beskriver som "det mest komplexa mönstret när det gäller rikedom i det sätt regionerna kommunicerar med varandra". Mönster en, förklarar hon, är en indikation på medvetenhet i friska hjärnor. Det andra mönstret hon märkte var mönster fyra, ett "lågt sammanhang" -mönster vilket innebar att de 42 regionerna hon spårade inte kommunicerade mycket bra. Mönster fyra, föreslår hon, indikerat medvetslöshet (det fanns vanligtvis hos personer under anestesi) - vilket passar bra med tidigare fynd.

Den nya delen om Demertzis studie är att hon märkte att vissa oreceptiva patienter tenderar att byta från det oreceptiva mönstret fyra till det högt mottagliga mönstret en - även för de kortaste sekunderna.

"Vad vår studie tyder på är att patienter som inte svarar, även om de övervägande visar det lågsamma mönstret 4 från vilket de sällan lämnar, har de också det komplexa mönstret 1," förklarar hon. "Vi undrar därför om vi en dag kommer att kunna upptäcka dessa momenta hjärnkonfigurationer i tid, så våra val för interventioner riktas in på mer specifika sätt, genom att stimulera och därmed bevara dessa uppsteg i hjärnans konfiguration."

Kort sagt ser hon det ögonblicket när någons hjärna byter växlar från det oreceptiva mönstret fyra till det potentiellt hälsosamma mönstret som en unik och viktig möjlighet. Om läkare kan ingripa i det ögonblicket hoppas hon att vi kanske kan hjälpa patienter i ett oförsvarligt tillstånd vänta till det mönster av hjärnaktivitet som är förknippad med medvetandet.

Oavsett om det verkligen kommer att hjälpa dem att återvända till ett vaknat, förlovat tillstånd är det fortfarande svårt att säga, erkänner Demertzi. Hon tillägger också att vissa familjer som försöker bestämma hur man ska gå vidare med sina nära och kära i dessa stater kan tolka sina fynd annorlunda. "Vissa familjer kan överväga" medvetandes närvaro "hoppfullt och de skulle intensifiera insatserna för att återställa det," tillägger hon. "Medan andra kan finna det som ett allvarligt kompromissat tillstånd så att livet inte är värt att leva."

I båda fallen ger denna studie en grund som andra kan bygga på i strävan att återställa permanent medvetande till dem som har förlorat det.

Abstrakt:

Genom att anta ramarna för hjärndynamik som en hörnsten av mänskligt medvetande bestämde vi oss för huruvida dynamisk signalkoordinering ger specifika och generaliserbara mönster som rör medvetna och okända tillstånd efter hjärnskador. Ett dynamiskt mönster av samordnade och anticoordinerade signaler för funktionell magnetisk resonansbildning kännetecknade friska individer och minimalt medvetna patienter. Hjärnorna hos icke-reagerande patienter visade främst ett mönster av låg interareal fas-koherens, främst medierad av strukturell anslutning, och hade mindre chanser att övergå mellan mönster. Det komplexa mönstret bekräftades ytterligare hos patienter med hemlig kognition, som kunde utföra neuroimaging-mentala bilduppgifter, vilket validerar detta mönster implicit i medvetandet. Anestesi ökade sannolikheten för det mindre komplexa mönstret till lika nivåer, vilket validerar dess implikation i medvetslöshet. Våra resultat visar att medvetandet vilar på hjärnans förmåga att upprätthålla rik hjärndynamik och bana vägen för att bestämma specifika och genialiserbara fingeravtryck av medvetna och omedvetna tillstånd.