Карта связей мозга человека
В течение многих сотен или даже тысяч лет люди пытаются понять, что такое сознание. Где располагается «я» каждого человека? Представители древних цивилизаций считали по-разному. Кто-то говорил, что «я» находится в животе, еще кто-то утверждал, что сознание человека размещается в сердце или вообще находится в неких космических сферах (не в нынешнем понимании космоса, вовсе нет). Чуть позже в этом стали «подозревать» мозг. Выяснить, где все же располагается сознание человека и понять, что это такое, означает понять и природу человека. Что такое «я», сознание и личность каждого человека — все еще вопрос. Но вот области мозга, которые отвечают за то, чтобы человек находился в сознании, похоже, найдены.
«Мы впервые обнаружили связь между той областью ствола головного мозга, который отвечает за бодрствование и областях, которые делают возможным мыслительный процесс. Элементы головоломки сложились в единое целое, указывая на то, что эта связь играет роль в сознании человека», — заявил Майкл Фокс из Медицинского центра Beth Israel Deaconess в Гарвардской медицинской школе.
Исследователи ранее уже продемонстрировали, что за бодрствование отвечает мозговой ствол — часть мозга, которая работает в качестве связующего звена между спинным и головным мозгом. Эта область регулирует активность человека и животных, отвечая за сон и активность, а также за дыхание и сердцебиение.
Что касается мыслительного процесса, осознания себя, долгое время считалось, что за это отвечает лишь кора головного мозга, какая-то ее часть или вся кора в целом. Гарвардские ученые высказали мнение, что в этом процессе принимают участие два определенных участка коры головного мозга. Система из мозгового ствола и этих двух участков, говорят специалисты, и является физическим центром сознания человека.
Для того, чтобы убедиться в этом, команда ученых изучила истории болезней и состояние 36 пациентов с поражениями ствола головного мозга. 12 пациентов из обследованных находятся в коме, а 24 — в сознании. Исследователи просканировали мозговые стволы пациентов для того, чтобы понять, какая область повреждена у тех людей, кто находится в коме и какая — у тех, кто в сознании.
Как оказалось, у 10 из 12 обследованных пациентов, впавших в кому, повреждена небольшая область мозгового ствола (rostral dorsolateral pontine tegmentum). У 24 пациентов, находящихся в сознании эта область не повреждена. Для того, чтобы узнать, какие другие части мозга с ней соединены, гарвардские ученые внимательно изучили карту мозга (коннектом) здорового человека. Как оказалось, с указанной частью ствола связано две области коры мозга. Речь идет об островковой доле (островке) и передней части поясной извилины коры головного мозга.
Затем специалисты изучили изображения, полученные при помощи магнитно-резонансной томографии (МРТ) мозга 45 пациентов, находящихся в коме в вегетативном состоянии. Это состояние, которое характеризуется отсутствием возможности к самопроизвольной ментальной активности (декортикация) из-за обширных повреждений или дисфункции полушарий головного мозга с сохранением деятельности диэнцефальной области и ствола мозга, сохраняющие вегетативные и двигательные рефлексы. Выяснилось, что у всех пациентов нарушена связь указанных долей коры головного мозга с мозговым стволом.
Авторы исследования понимают, что результаты их работы требуют неоднократной проверки и призывают независимые команды исследователей изучить их работу для того, чтобы убедиться в справедливости выводов или же опровергнуть их.
Если выводы справедливы, это, возможно, поможет возвращать к жизни пациентов, которые находятся в вегетативном состоянии. «Если мы правы, возможно, однажды мы разбудим кого-то, кто сейчас находится в перманентном вегетативном состоянии? Это очень важный вопрос», — говорит руководитель исследования.
Физики пытаются построить сеть из активных центров мозга, а также выяснить иерархию этой сети, определив ее ядро
Около недели назад по схожей теме была опубликована работа ученых-физиков из университета имени Бар-Илана в Израиле. Эта команда решила использовать теорию сетей для того, чтобы определить степень зависимости мозга человека объединять данные и вести сознательную активность от структуры нейронов коры головного мозга. Для этого ученые просканировали при помощи все того же МРТ серые области коры мозга человека. Белое вещество тоже просканировали, но уже при помощи диффузионной спектральной томографии.
После этого израильские физики решили использовать методику сетевого анализа (k-shell-разложения) для определения того, благодаря чему появляется сознание. Общепринятая гипотеза о появлении сознания сейчас гласит, что для появления сознания мозг должен объединить различную информацию из разных областей своей сети. По мнению профессора Джулио Тонони из Висконсинского университета, как только объем объединенной мозгом информации превышает определенный лимит, то появляется сознание.
Ученые из Израиля планируют изучить связи всего мозга, а не только коры. Это, по их мнению, позволит понять, как совместная работа нейронов приводят к созданию сети и появлению сознания. Причем ответ на этот вопрос специалисты надеются при помощи физики и математики.
