Учёные из Висконсинского университета в Мадисоне обнаружили участок мозга, который работает как «тумблер» для включения и выключения сознания. В журнале Neuron специалисты опубликовали исследование, в котором они описали принципы работы этой структуры, а также варианты применения данного открытия.

Человеческое сознание определяет течение всей жизни. Потому ещё более удивительно осознавать то, насколько мало мы знаем об этом состоянии организма. Каждый человек испытывает сознание субъективно, его сложно оценить и анализировать. Существует ряд теорий, которые описывают два основных уровня сознания, условно названые простой и трудной проблемой. Простая отображает биологические процессы, которые контролируют человеческое восприятие, воспоминания, внимание и т. п. Трудная проблема сознания – это попытка объяснить то, как на основе физических и биохимических процессов в организме человека формируется субъективный опыт, превращая совокупность клеток, тканей, органов и систем в полноценного человека.

Впервые способность таламуса регулировать процессы сна и бодрствования, а также воздействовать на степень поддержания сознания обнаружили специалисты из университета Джорджа Вашингтона в ходе обследования пациентки с эпилепсией в 2014 году. При помощи электростимуляции некорректно работающих отделов мозга учёные пытались уменьшить интенсивность её эпилептических припадков. Специалистам из Висконсинского университета в Мадисоне удалось установить точное местоположение «рубильника», который служит для регулирования сознания. Участок мозга, действующий будто «тумблер» для его активации и дезактивации находится в глубинных структурах мозга, а именно, в центральном латеральном ядре таламуса. Таламус представляет собой большую массу серого вещества, которая передаёт сенсорную и двигательную информацию от органов чувств к соответствующим областям коры полушарий.

Чтобы точно определить участок мозга, ответственный за регуляцию сознания, учёные внимательно изучали показатели мозговой активности у макак, мозг которых содержит идентичные человеческим ядра таламуса. Для сужения зоны поиска, они отслеживали изменения в активности различных структур головного мозга в состоянии бодрствования, сна и под воздействием наркоза. При помощи технологий функционального исследования и визуализации мозга исследователи сошлись на наиболее вероятном участке – центральном латеральном ядре таламуса. Чтобы проверить данную теорию, они ввели макакам общую анестезию и поместили внутрь их мозга специальные электроды. Электрический разряд приводил животных в сознание, при чём те вели себя как ни в чём не бывало. Для проверки уровня сознания обезьян учёные проиграли несколько разнообразных мелодий через динамики, размещённые по периметру лаборатории. Макаки реагировали на звуки в привычной для состояния бодрствования форме, пытаясь отыскать источник звука. Сразу после прекращения стимуляции они немедленно засыпали.

По словам профессора психологии и неврологии Юрия Саалмона, особенность использованных в ходе исследования электродов заключается в том, что они повторяли анатомическую форму исследуемой области. Кроме того, наряду с традиционными для мозговой стимуляции FEF и LIP электродами, имеющими от 16 до 24 контактов, учёные использовали платиноиридиевые CL электроды с 24 миниатюрными контактами размером 12,5 мкм, расположенными на расстоянии 200 мкм друг от друга. При этом исследователи пытались максимально имитировать естественные ритмы активности головного мозга, ограничив амплитуду электрических импульсов до частоты в 50 Гц. Именно с такой частотой работают нейроны в зоне центрального латерального ядра таламуса обезьян.

Поскольку макаки и люди разделяют практически идентичные структуры таламуса, можно сделать вывод, что результаты исследования механизма включения сознания будут актуальны и для людей. Мишель Рединбо – аспирант кафедры психологии и неврологии Висконсинского университета в Мадисоне, а также ассистент профессора Саалмона и соавтор исследовательской работы – считает, что их открытие может изменить жизнь людей, страдающих от различных нарушений и расстройств сознания. Кроме того, возможность регулирования уровня бодрости придётся кстати в процессе мониторинга пациентов, находящихся под действие анестезии, а также в состоянии комы. Учёные надеются, что когда-то это открытие поможет стимулировать пробуждение людей, длительное время находящихся в коме. Однако для реализации подобных планов необходимо досконально изучить и проверить данный метод в ходе клинических испытаний сперва на животных, а затем и на людях.