Найден субстрат человеческого сознания

Ученые из Льежского университета задались вопросом, что представляет собой наше сознание.

Сознание утрачивается и возвращается каждый день – мы засыпаем и мы просыпаемся. Сознание также может быть временно выключено фармакологически или, что более часто, травмой головного мозга. Каждое из этих отклонений от сознательного бодрствования приводит к различным изменениям в работе мозга, поведении и нейрохимии. Тем не менее, все они имеют общую черту: отсутствие субъективного опыта, о котором бы сообщалось.

Приняв за основу динамическое поведение мозга в качестве главного мерила человеческого сознания, исследователи изучили динамическую организацию мозга во время сознательного бодрствования и после тяжелой травмы головного мозга, приводящей к расстройствам сознания, с целью определения моделей координации сигналов, которые были бы связаны с сознательными и бессознательными состояниями.

Данные были получены от группы и 169 человек, которым проводили МРТ в четырех клинических центрах в Бельгии (отделение радиологии при Университете Льежа), Франции (отделение нейрорадиологии, больница Пити-Сальпетриер, Париж), Соединенных Штатов (Центр биомедицинской визуализации Citigroup, Медицинский колледж имени Вейла Корнелла, Нью-Йорк) и Канады (Центр функционального и метаболического картирования, Научно-исследовательский институт Робартса при Университете Западного Онтарио, Лондон, Онтарио). В эту группу вошли 47 здоровых человек и 122 пациента, страдающих расстройствами сознания, приводящими к вегетативному состоянию и/или т.н. состоянию «бодрствующей комы» (состояние минимального сознания). Пациенты в вегетативном состоянии открывают глаза, но никогда не совершают нерефлекторных произвольных движений. Пациенты в состоянии «бодрствующей комы» демонстрируют более сложные виды поведения, потенциально могущие быть свидетельством сознания – такие как визуальный контроль, ориентация на боль или несистематическое следование командам, – но, тем не менее, по-прежнему не могут передать свои мысли и чувства.

Оказалось, что динамическая картина координированных и антикоординированных сигналов при функциональной магнитно-резонансной томографии характерна для здоровых людей и пациентов с наличием минимального сознания. Мозг пациентов, находящихся без сознания, в основном демонстрировал примитивнейшие паттерны связей между зонами. Анестезия также упрощала паттерны динамического взаимодействия в головном мозге, а решение сложных когнитивных задач – усложняло.

Также выяснилось, что, например, во время сна наличие отрицательных динамических связей исчезает, кроме того, исследование продемонстрировало, что «сетевые» свойства мышления, такие как модульность, интеграция, дистанционные взаимоотношения и эффективность, увеличивались с увеличением степени возвращения в сознание участников. Последний результат согласуется с гипотезой о том, что высокоэффективные модели мышления влекут за собой более высокие метаболические издержки, которые при патологических бессознательных состояниях ограничены.

Полученные результаты согласуются с теми результатами, что были получены ранее в опытах над животными. Результаты показывают, что сознание основывается на способности мозга поддерживать активные динамические взаимодействия.