研究脑损伤后意识的奥秘
意识的回归在创伤性脑损伤(TBI)后,这仍是一个谜,科学家和不容易预测。一系列最近的研究人员发表在《神经外科学系文艺复兴石溪大学医学院的发现,通过使用技术来监视大脑功能在创伤性脑损伤后,科学家也许能够更好地预测谁会“醒来”后创伤性脑损伤和大脑回路目标潜在治疗疾病的意识。
人类有能力无限多样的行为,所以短期预测的人类行为是不可能的。通过研究大脑受伤患者详细,合作者硅镁层Mofakham博士,外科学系助理教授、电子与计算机工程系和查尔斯Mikell,医学博士,神经外科学系助理教授已经确定了所需的大脑回路不可预测的行为,他们认为这是常见的人类意识的核心特征。他们的研究涉及到的同事们在他们共同经营的神经外科实验室,在全国范围内和合作者。
“脑损伤后,无意识的和半清醒的病人不做太多,他们不参与面向目标的行为,和他们的行为都是可以预见的,“Mikell博士说。
总结研究的编译和创伤性脑损伤的患者这种情况,Mofakham博士解释道:“这可预测性在病人的大脑信号明显,我们特别在头皮上的电极记录和大脑。通过研究脑损伤病人在这种状态下,我们已经确定了大脑回路不可预知的行为所必需的。具体来说,我们发现受伤的大脑区域叫做丘脑结果“吸引子动力学”在大脑中。“吸引子”的方法描述重复活动,大脑有问题逃避,像漩涡试图逃跑。丘脑是核桃大小的大脑组织协调活动在大脑的其他部分。
“皮质网络,流动的可用性受到限制,不同的大脑状态,因此行为。我们发现丘脑皮层的连接可能支持的完整性与意识相关的行为和电生理学的不可预测性”。
第一篇论文,发表在通信生物学,涉及使用大脑中植入电极来看看大脑动力学在昏迷的病人恢复意识后脑损伤。这个使用(深度)电极植入的第一项研究中,打开一个新窗口动力学大脑损伤后昏迷的病人。他们五个病人在一个独特的研究评估,结合脑电波记录和脑成像,试图了解丘脑损伤影响大脑皮层的功能。
他们的主要发现是,丘脑输入所需设施皮质集合体的形成认知功能和意识的回归。这个观察支持认为丘脑皮层的输入使丰富的皮质动力学与意识有关。
在一篇发表在神经生物学的进展,Drs。Mofakham Mikell和他们的同事们发现,在另一个队列的患者(n = 15)皮质的州的数量是有限的,大脑活动是可预见的伤害患者的丘脑和大脑皮层的预测。他们发现撤军的丘脑皮质吸引子状态输入结果与有限的国家,导致有限的行为。
他们写道,“结果符合丘脑的新观点:丘脑不仅仅是传递中心,但它可以动态地控制皮层内部和之间的分布式自适应动态网络支持正在进行的认知任务。多个报告支持这一观点,为丘脑定义一个新的角色,特别是高阶丘脑核mediodorsal核等监管机构的连接。”
研究发表在神经学前沿表明丘脑损伤和损伤mediodorsal核,不太可能恢复意识的内容。本研究涉及严重创伤性脑损伤后分析25例。他们调查的完整性是否thalamo-prefrontal电路,通过扩散张量成像评估,与目标导向行为的回归。
有些病人康复,但有些没有,一半以上返回一个状态,他们可以遵循命令或从事其他面向目标的行为。所有研究人员的数据从他们的成像和测试支持的病人完整thalamo-prefrontal连接恢复目标导向行为至关重要。
总体而言,研究人员更好地理解提供了一个途径大脑和恢复后创伤性脑损伤。
进一步探索
硅镁层Mofakham et al,损伤创伤性脑损伤后丘脑皮层的预测结果在吸引子动力学皮质网络,神经生物学的进展(2022)。DOI: 10.1016 / j.pneurobio.2022.102215
梅根·e·斯•et al, Thalamo-Prefrontal连接与严重创伤性脑损伤后早期遵循命令,神经学前沿(2022)。DOI: 10.3389 / fneur.2022.826266
