Ученые выяснили, как возникает сознание в мозге

Люди научились путешествовать в космос, искоренять болезни и понимать природу на уровне фундаментальных частиц. Тем не менее, мы все еще понятия не имеем, как наше сознание — способность познавать мир и сообщать об этом другим — возникает в мозге. Фактически, в то время как ученые веками были озабочены пониманием сознания, этот вопрос остается одним из наиболее важных в современной неврологии. Теперь новое исследование, проведенное учеными из Университета Бирмингема во главе с Давинией Фернандес-Эспехо и опубликованное в журнале Science Advances, проливает свет на эту тайну. Это не только философский вопрос. Определение того, находится ли пациент «в сознании» после тяжелой черепно-мозговой травмы, является огромной проблемой как для врачей, так и для семей, которым необходимо принимать решения о дальнейшем уходе. Современные методы визуализации мозга начинают помогать устранять эту неопределенность, обеспечивая нам беспрецедентное понимание человеческого сознания. Например, мы знаем, что сложные области мозга, включая префронтальную кору или прекунеус, отвечающие за ряд высших когнитивных функций, обычно вовлечены в сознательное мышление. Тем не менее, крупные области мозга также участвуют во многих процессах. Поэтому ученые поставили задачу выяснить, как сознание представлено в мозге на уровне конкретных сетей. Причина, по которой сложно изучать сознательные переживания, заключается в том, что они полностью внутренние и доступ к ним закрыт. Например, два человека могут смотреть на одно и то же изображение, но ни один из них не может сказать, чувствует ли его сосед тоже самое, что и он, пока один из них об этом не расскажет. Только благодаря сознанию у нас есть субъективные переживания, и поэтому самый верный способ узнать о них — спросить об этом. Но что произойдет, если человек потеряет способность разговаривать? «В этом случае я могла бы задать несколько вопросов, и, возможно, пациент смог бы дать ответ, кивнув головой или двинув рукой», — говорит Фернандес-Эспехо. «Конечно, информация, которую я получила бы таким способом, была бы не очень богатой, но, тем не менее, мне было бы достаточно знать, что он действительно все понимает. Если бы он не смог ответить, у меня не было бы способа определить, в сознании ли он, и, скорее всего, я бы подумала отрицательно», — добавила она. Новое исследование, которое является результатом сотрудничества ученых из семи стран, выявило сигналы в мозге, которые могут указывать на сознание, без необходимости просить пациентов выполнить определенную задачу, а также определять больных, находящихся в сознании после черепно-мозговой травмы. Когда мозг серьезно поврежден, например, в результате сильного ДТП, люди могут оказаться в коме. В этом состоянии человек теряет способность понимать и осознавать происходящее вокруг. В таком случае для поддержания жизни ему необходима соответствующая медицинская аппаратура, но обычно это длится не больше нескольких дней. После этого пациенты иногда просыпаются. Одни никаких признаков сознания вообще не подают — это состояние известно, как «вегетативное», другие подают их минимально — бодрствующая кома. Для большинства пациентов это означает, что их мозг все еще способен воспринимать окружающую их действительность, но они не в состоянии воспринимать события. Тем не менее, небольшой процент из этих больных действительно находится в сознании, просто не может подать знак. В ходе исследования ученые применили МРТ, чтобы измерить активность в мозге и посмотреть, как некоторые области «общаются» с другими. В частности, когда область мозга более активна, она потребляет больше кислорода и нуждается в большем кровоснабжении для удовлетворения своих потребностей. Именно эти изменения смогли обнаружить специалисты и измерить их в разных регионах мозга, что помогло выявить целые сети такой взаимосвязи. В эксперименте приняли участие 159 человек, из которых 53 находились в вегетативном состоянии, 59 — в бодрствующей коме и 47 были абсолютно здоровы. В результате было найдено два основных способа «общения» областей. Один из них просто отражал физические связи в мозге (между парами регионов), что наблюдалось у пациентов первой группы, другой представлял собой очень сложные динамические взаимодействия во всем мозге, в которые были вовлечены 42 области, играющие важную роль в познании. Этот сложный процесс присутствовал у пациентов второй группы, но исчезавший, однако, под глубоким наркозом. «Это подтверждает, что наши методы действительно показывают уровень сознания пациентов, а не общее повреждение мозга», — отметила Фернандес-Эспехо. Подобные исследования помогут понять, каким образом объективные биомаркеры смогут повлиять на принятие медицинских решений. В будущем, возможно, удастся разработать способы внешней модуляции этих признаков сознания и восстановления некоторой степени отзывчивости у пациентов на определенные раздражители, заключила специалист. Материал подготовила Татьяна Артюхова