Синхронизация мозговых ритмов и сознательное мышление
В ходе исследования было обнаружено, что сознательное мышление опирается на синхронизированные мозговые ритмы для поддержания связи между сенсорными и когнитивными областями мозга. Под общим наркозом эта основанная на ритме коммуникация нарушается, нарушая способность мозга обнаруживать и обрабатывать неожиданные стимулы.
Механизмы сознания и анестезия
Исследование предоставляет доказательства того, что определённые частоты мозга обеспечивают сознательное осознание, связывая переднюю и заднюю части мозга, где реализуются когнитивные и сенсорные функции. Это открытие проливает свет на нейронные механизмы сознания и даёт представление о том, как анестезия нарушает нашу способность воспринимать неожиданные события и реагировать на них.
Постоянное прогнозирование и внимание
Мозг постоянно работает над прогнозированием того, что происходит вокруг нас, например, чтобы обеспечить внимание и учесть неожиданное. Новое исследование изучает, как это работает в сознании, а также нарушается под общим наркозом.
Роль мозговых ритмов в сознании
Результаты дополняют идею о том, что сознательное мышление требует синхронизированной связи, опосредованной мозговыми ритмами в определённых диапазонах частот, между основными сенсорными и когнитивными областями мозга более высокого порядка.
Влияние анестезии на мозговые ритмы
Ранее члены исследовательской группы описали, как мозговые ритмы позволяют мозгу оставаться готовым к неожиданностям. Области мозга, ориентированные на познание, используют относительно низкочастотные альфа- и бета-ритмы для подавления обработки стимулов, которые стали знакомыми и обыденными. Когда сенсорные области обнаруживают неожиданность, они используют более высокочастотные гамма-ритмы, чтобы сообщить об этом высшим областям.
Экспериментальное исследование
Новые результаты показывают, что, когда животные находились под общей анестезией, вызванной пропофолом, сенсорная область сохраняла способность обнаруживать простые неожиданности, но общалась с более высокой когнитивной областью в передней части тела. Мозг был потерян, из-за чего этот регион не мог участвовать в «нисходящей» регуляции активности сенсорной области и не обращал внимания как на простые, так и на более сложные сюрпризы.
Природа сознания и роль лобных областей
«Общая анестезия пропофолом дезактивирует нисходящие процессы, лежащие в основе познания. По сути, это разрывает связь между передней и задней половинами мозга», — сказал один из авторов Эрл Миллер (Earl Miller). Другой автор Андре Бастос (Andre Bastos) добавил, что результаты исследования подчёркивают ключевую роль лобных областей в сознании.
Влияние анестезии на способность к прогнозированию
Способность мозга к прогнозированию резко меняется во время анестезии. Интересно, что передняя часть мозга, области, связанные с познанием, были более сильно ослаблены в своих предсказательных способностях, чем сенсорные области. Это говорит о том, что префронтальные области помогают вызвать событие «зажигания», которое позволяет сенсорной информации стать сознательной.
Влияние анестезии на временные окна общения
Ихан Софи Сюн (Yihan Sophy Xiong), аспирантка лаборатории Бастоса, сказал, что анестетик сокращает время, в течение которого межрегиональное общение внутри мозга может происходить эффективно. В бодрствующем мозге мозговые волны дают нейронам короткие окна возможностей для оптимальной работы. Анестезия замедляет частоту обновления, что сужает временные окна и делает частоту обновления менее эффективной.
Литература.
“Propofol-mediated loss of consciousness disrupts predictive routing and local field phase modulation of neural activity” by Andre Bastos et al. PNAS
