Мозг и сознание - Элисон Джордж, Кэролайн Уилльямс (2019)

Принимая во внимание теорию глобального рабочего пространства сознания (см. главу 2), возможно, это не удивительно. Эта теория утверждает, что входящая сенсорная информация сначала неосознанно обрабатывается в отдельных областях мозга. Наши переживания становятся осознанными, только если эти сигналы передаются в сеть нейронов, распространенных по всему мозгу, чья работа после этого синхронизируется.

Угасающее сознание

Эта идея недавно получила поддержку в ходе регистрации электрической активности мозга с использованием датчиков электроэнцефалографа (ЭЭГ) на коже головы, в то время как испытуемым вводили анестезию. Исследование показало, что по мере угасания сознания утрачивалась синхронность работы различных областей коры: самого внешнего слоя мозга, важного для деятельности внимания, осознания, мышления и памяти.

Этот процесс также визуализировали с использованием сканирования фМРТ. Стивен Лаурейс, возглавляющий научную группу по изучению комы Льежского университета в Бельгии, посмотрел, что происходит во время пропофольной анестезии, когда пациенты проходят от бодрствования через легкую седацию до стадии, когда они оказываются не способны реагировать на команды. Он обнаружил, что в бессознательном состоянии в ответ на внешние раздражители возбуждались небольшие «островки» коры, но распространения активности в другие области мозга не происходило, в отличие от бодрствования или легкой седации.

Команда ученых под руководством Андреаса Энгеля из Университетской клиники Гамбург – Эппендорф изучает этот процесс еще подробнее, наблюдая за переходом в бессознательное состояние в замедлении. Обычно потеря сознания после инъекции пропофола занимает около десяти секунд. Энгель замедлил этот процесс до многих минут, начиная с малой дозы и затем увеличивая ее в семь этапов. На каждом этапе в запястье испытуемого посылали легкий удар электрическим током и снимали показания ЭЭГ.

Известно, что при входе в мозг сенсорные стимулы сначала активируют область, называемую первичной сенсорной корой. Затем включаются дальнейшие сети, в том числе лобные области, участвующие в управлении поведением, и височные зоны у основания мозга, которые играют важную роль в хранении памяти. Энгель обнаружил, что на самых глубоких уровнях наркоза первичная сенсорная кора была единственной областью, реагировавшей на удар током. Казалось, до глобального рабочего пространства стимулы не доходили.

Что могло вызывать такую блокировку? Энгель обладает неопубликованными данными ЭЭГ, которые указывают на то, что пропофол блокирует связи между первичной сенсорной корой и другими областями мозга, вызывая аномально сильную синхронизацию, не пропускающую более слабые стимулы. Что-то подобное происходит и при эпилептических судорогах, которые также приводят к потере сознания.

Петли обратной связи

Эксперименты также показали, что анестетики нарушают двойную связь, необходимую для интеграции информации в мозге. Джордж Машур, анестезиолог из Мичиганского университета в Энн-Арборе, и группа его коллег в ЭЭГ-исследовании продемонстрировали, что у хирургических пациентов под наркозом и пропофол, и ингаляционный анестетик севофлуран ингибируют передачу сигналов обратной связи из лобной коры. Как только пациенты приходили в сознание, обратная связь также восстанавливалась. Это подтверждает идею, что сознание в значительной степени зависит от деятельности петель обратной связи между различными областями мозга.

Схожие результаты были показаны в исследованиях пациентов в коме или вегетативном состоянии, которые могут открывать глаза в цикле сна – бодрствования, но не реагируют на происходящее вокруг. Так, Лаурейс наблюдал аналогичное нарушение связей между различными областями коры у людей, пребывающих в состоянии комы.