Wie wir festgestellt, Gehirn Muster des Bewusstseins

Die Menschen gelernt haben durch das Weltall zu Reisen, zu beseitigen Krankheiten und verstehen der Natur an der atemberaubend winzige Ebene der Elementarteilchen. Aber wir haben keine Ahnung, wie Bewusstsein, unsere Fähigkeit zu erleben und zu lernen über die Welt in dieser Art und Weise und berichten es den anderen – entsteht im Gehirn.

In der Tat, während die Wissenschaftler beschäftigt sich mit dem Verständnis Bewusstsein für Jahrhunderte, es ist und bleibt eine der wichtigsten offenen Fragen der modernen Neurowissenschaften. Jetzt unsere neue Studie, veröffentlicht in der Wissenschaft Fortschritte, wirft ein Licht auf das Geheimnis durch das aufdecken von Netzwerken im Gehirn, die bei der Arbeit sind, wenn wir uns dessen bewusst sind.

Es ist nicht nur eine philosophische Frage. Die Bestimmung, ob ein patient „bewusst“ nach dem leiden eine schwere Hirnverletzung ist eine grosse Herausforderung, sowohl für ärzte und Familien, die Notwendigkeit, Entscheidungen über Pflege. Moderner brain-imaging-Techniken ab zu heben, diese Ungewissheit, was uns noch nie dagewesene Einblicke in das menschliche Bewusstsein.

Zum Beispiel wissen wir, dass komplexe Gehirn Bereiche, einschließlich dem präfrontalen Kortex oder der precuneus, die verantwortlich sind für eine Reihe von höheren kognitiven Funktionen, sind in der Regel beteiligt in bewussten Gedanken. Jedoch, großes Gehirn Bereiche, die viele Dinge tun. Wir wollten deshalb heraus finden, wie das Bewusstsein vertreten ist, in das Gehirn auf der Ebene spezifischer Netzwerke.

Es ist deshalb so schwer zu studieren, die bewusste Erfahrung ist, dass Sie gänzlich intern und können nicht von anderen eingesehen werden könnten. Zum Beispiel können wir beide betrachten das gleiche Bild auf unseren Bildschirmen, aber ich habe keine Möglichkeit zu sagen, ob meine Erfahrung zu sehen, dass Bild ist ähnlich wie bei Ihnen, es sei denn, Sie sagen mir über es. Nur bewusste Individuen subjektive Erfahrungen und somit der direkteste Weg, um zu beurteilen, ob jemand bewusst ist, ist, um Sie zu bitten, uns zu sagen, über Sie.

Aber was würde passieren, wenn Sie verlieren Ihre Fähigkeit zu sprechen? In diesem Fall könnte ich immer noch Fragen Sie einige Fragen, und Sie könnte vielleicht melden Sie Ihre Antworten, zum Beispiel durch ein Kopfnicken oder eine Handbewegung. Natürlich, die Informationen, die ich erhalten würde auf diese Weise würde nicht so Reich, aber es wäre immer noch genug für mich zu wissen, dass Sie tatsächlich erlebt haben. Wenn Sie nicht in der Lage zu produzieren alle Antworten, aber ich würde nicht ein Weg, zu sagen, ob Sie bewusst und würde wohl davon ausgehen, bist du nicht.

Scan für Netzwerke

Unsere neue Studie ist das Produkt einer Zusammenarbeit in sieben Ländern hat ergeben, dass Gehirns Signaturen können, die angeben, ein Bewusstsein ohne sich auf selbst-Bericht oder die Notwendigkeit, Fragen der Patienten zu engagieren, die in einer bestimmten Aufgabe und können unterscheiden zwischen bewussten und unbewussten Patienten nach Hirnschädigung.

Wenn das Gehirn stark beschädigt, zum Beispiel bei einem schweren Verkehrsunfall, können die Menschen am Ende in ein Koma. Dies ist ein Zustand, in dem Sie verlieren Ihre Fähigkeit, wach zu sein und aufmerksam auf Ihre Umgebung und müssen maschinelle Unterstützung zu atmen. Es muss in der Regel nicht länger als ein paar Tage. Nach, dass Patienten manchmal aufwachen, aber zeigen keine Beweise, dass jeder das Bewusstsein von sich selbst oder die Welt um Sie herum – dies ist bekannt als „vegetative state“. Eine andere Möglichkeit ist, dass Sie nachweisen nur eine sehr geringe Bewusstsein bezeichnet als ein minimal-bewussten Zustand. Für die meisten Patienten bedeutet dies, dass Ihr Gehirn immer noch Dinge wahrnimmt, aber Sie nicht, Sie erleben. Doch ein kleiner Prozentsatz dieser Patienten sind in der Tat bewusst, aber einfach nicht in der Lage zu produzieren alle Verhaltensreaktionen.

Wir verwendet eine Technik, bekannt als der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT), die es uns ermöglicht, Messen die Aktivität des Gehirns und die Art und Weise einige Regionen, die „Kommunikation“ mit anderen. Speziell, wenn eine Gehirnregion aktiv ist, benötigt er mehr Sauerstoff und braucht höhere Blutzufuhr zu treffen Ihre Anforderungen. Können wir erkennen diese Veränderungen, auch wenn die Teilnehmer in Ruhe und Maß, wie es variiert in den verschiedenen Regionen zu erstellen Muster der verbindungen in das Gehirn.

Wir verwendeten die Methode auf 53 Patienten in einem vegetativen Zustand, 59 Menschen in einem minimal bewussten Zustand und 47 gesunde Teilnehmer. Sie kamen aus Krankenhäusern in Paris, Lüttich, New York, London und Ontario. Patienten aus Paris, Lüttich und New York diagnostiziert wurden durch standardisierte Verhaltens-assessments, wie zum Beispiel aufgefordert, zu bewegen, eine hand oder ein Auge blinken. Im Gegensatz dazu, Patienten aus London wurden bewertet, die mit anderen fortschrittlichen bildgebenden Verfahren erforderlich, dass die Patienten zu modulieren, Ihr Gehirn zu produzieren neuronalen Antworten, anstatt von äußeren physikalischen diejenigen, die – wie vorstellen, bewegte die hand, anstatt tatsächlich zu bewegen.

Wir fanden zwei Haupt-Muster der Kommunikation über Regionen. Ein schlicht und einfach die physischen verbindungen des Gehirns, die z.B. die Kommunikation nur zwischen Paaren von Regionen, die über eine direkte physische Verbindung zwischen Ihnen. Dies zeigte sich bei Patienten mit praktisch keine bewusste Erfahrung. Ein dargestellt sehr Komplex Gehirn-weiten dynamischen Wechselwirkungen über eine Gruppe von 42 Regionen des Gehirns gehören sechs Gehirn-Netzwerke mit wichtigen Rollen in der Wahrnehmung (siehe Bild oben). Dieses komplexe Muster war fast nur bei Menschen mit bestimmten Ebene des Bewusstseins.

Wichtig ist, dass diese komplexen Muster verschwunden sind, wenn die Patienten wurden unter tiefer Narkose, die bestätigt, dass unsere Methoden waren in der Tat empfindlich auf die Patienten, die‘ Ebene des Bewusstseins und nicht Ihre Allgemeinen Hirnschäden oder externe Reaktionsfähigkeit.

Forschung wie diese, die das Potenzial hat, zu führen, zu verstehen, wie Objektive Biomarker spielen eine entscheidende Rolle in der medizinischen Entscheidungsfindung. In der Zukunft könnte es möglich sein, Wege zu entwickeln, um extern zu modulieren, diese bewussten Signaturen und Wiederherstellung ein gewisses Maß an Bewusstsein oder Reaktionsfähigkeit bei Patienten, die Sie verloren haben, zum Beispiel durch den Einsatz nicht-invasiver Hirnstimulation Techniken wie der transkraniellen elektrischen stimulation. In der Tat, in meiner Forschungsgruppe an der Universität von Birmingham, starten wir um diese Allee zu erforschen.