Составлена карта сети человеческого сознания

Исследователи из Массачусетской общей больницы и Детской больницы Бостона провели новаторское исследование, в рамках которого была составлена карта мозговой сети, играющей ключевую роль в человеческом сознании. Используя передовые методы высокоразрешающей визуализации, команда обнаружила ранее неизвестные пути, соединяющие различные области мозга, образуя так называемую «восходящую артериальную сеть по умолчанию» (DAAN). Эта сеть играет важную роль в поддержании бодрствования и интеграции возбуждения с осознанием в состоянии покоя.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science Translational Medicine .

Понимание человеческого сознания, особенно его нарушений при таких состояниях, как кома, вегетативное состояние и минимально сознательные состояния, давно является сложной задачей. Сознание состоит из двух основных компонентов: возбуждения, то есть состояния бодрствования, и осознания, включающего содержание сознания. Эти компоненты могут быть разъединены, как это происходит у пациентов, которые демонстрируют бодрствование без осознания, например, в вегетативном состоянии.

Исследователи стремились восполнить пробелы в знаниях о подкорковых путях, которые способствуют возбуждению, и о том, как они интегрируются с корковыми путями, связанными с осознанием. Целью было предоставить врачам лучшие инструменты для выявления, прогнозирования и содействия восстановлению сознания у пациентов с тяжелыми травмами мозга.

Данные для исследования были получены из экс-виво (посмертных) образцов мозга трех неврологически нормальных людей и ин-виво (прижизненных) 7-Тесла МРТ-сканов 84 здоровых добровольцев из проекта Human Connectome. Экс-виво образцы мозга предоставили детальную анатомическую карту, а ин-виво данные помогли подтвердить функциональную связанность этих анатомических путей.

Ключевым открытием исследования стало выявление 18 узлов в составе DAAN, которые взаимосвязаны через специфические проекционные пути. Эти пути способствуют связи между стволом мозга и высшими мозговыми областями, образуя структурную основу для поддержания бодрствования.

Особое внимание привлекла вентральная тегментальная область (VTA), которая показала обширную связанность с корковой сетью по умолчанию (DMN), участвующей в самосознании и других высших когнитивных функциях. Это предполагает, что допаминергические пути VTA жизненно важны для модуляции бодрствования и его интеграции с осознанием, предоставляя нейроанатомическую основу для сознательного состояния.

«Наша цель заключалась в том, чтобы создать карту мозговой сети человека, критически важной для сознания, и предоставить врачам лучшие инструменты для выявления, прогнозирования и содействия восстановлению сознания у пациентов с тяжелыми травмами мозга», — объяснил ведущий автор Брайан Эдлоу, содиректор отдела неврологии Массачусетской общей больницы, заместитель директора Центра нейротехнологий и нейровосстановления (CNTR) в Массачусетской общей больнице, доцент неврологии в Гарвардской медицинской школе и исследовательский стипендиат института Чена в Массачусетской общей больнице на 2023-2028 годы.

Эдлоу продолжил: «Наши результаты связности предполагают, что стимуляция допаминергических путей вентральной тегментальной области может помочь пациентам выйти из комы, поскольку этот узел связан со многими областями мозга, критически важными для сознания».

Старший автор Ханна Кинни, профессор Эмерита Детской больницы Бостона и Гарвардской медицинской школы, добавила, что «человеческие мозговые соединения, которые мы выявили, могут быть использованы как дорожная карта для лучшего понимания широкого спектра неврологических расстройств, связанных с измененным сознанием, от комы до судорог и синдрома внезапной детской смерти (СВДС)».

Несмотря на прорывные инсайты, исследование имеет свои ограничения. Небольшой размер выборки из трех экс-виво образцов мозга требует дальнейших исследований с большими выборками для подтверждения этих результатов. Кроме того, разрешение визуализации, хотя и высокое, все же недостаточно для точного картирования отдельных аксонов. Поэтому результаты следует рассматривать как предположительные, а не окончательные.