威斯康星州麦迪逊市-仅在美国,每年就有数百万人接受全身麻醉,但要说出他们是否确实处于昏迷状态并不总是那么容易。
这些患者中有一小部分在医疗过程中恢复了一定的意识,但是一项关于代表意识的大脑活动的新研究可以预防这种潜在的创伤。它也可能帮助昏迷的人和努力确定大脑的哪些部分可以声称是意识思维的关键的科学家。
威斯康星大学麦迪逊分校的心理学和神经科学教授尤里·萨尔曼说:“在睡眠等无意识状态下,已经显示了100年的是大脑中这些缓慢的电活动波。”“但是这些信号可能不是正确的信号。在许多情况下-使用不同的麻醉药,在昏迷,脑损伤或其他临床情况下的人中,可能会有高频活动也一样。”
威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员在以下几种意识状态下记录了威斯康星州国家灵长类动物研究中心一对猴子的大脑中100个部位周围每个部位约1,000个神经元的电活动:药物诱导的麻醉,轻度睡眠,静息的清醒和通过电刺激大脑深处的斑点而从麻醉中唤醒,进入清醒状态(研究人员在2020年描述了这种方法)。
“利用跨多个大脑区域和不同意识状态的数据,我们可以将传统上与意识相关的所有这些迹象放在一起-包括不同大脑区域的大脑节律有多快或变慢-借助更多的计算指标来描述信号的复杂性以及不同区域的信号如何相互作用,”萨尔曼实验室的研究生,该研究的主要作者米歇尔·雷丁博(Michelle Redinbaugh)说,该研究今天发表在《细胞系统》杂志上。
为了筛选出最能说明猴子是有意识还是无意识的特征,研究人员使用了机器学习技术。他们将大量数据移交给一台计算机,告诉计算机哪种意识状态产生了每种大脑活动模式,并询问计算机哪些大脑区域和电活动模式与意识最相关。
结果远离额叶皮层,通常对大脑的一部分进行监测以安全地维持人类患者的全身麻醉,而该部分最有可能表现出缓慢的活动波,长期以来一直被认为是意识丧失的典型表现。