Во время бодрствования в мозгу царит хаос

Во время бодрствования в мозге обнаружен хаос нейронных связей и постоянный поиск оптимальных маршрутов активности нейронов, а спящий мозг отличается монотонностью.

Неврологи утверждают: Во время бодрствования в мозгу царит хаос.

В немецком Институте медицинской психологии в городе Киле провели исследование с использованием анестетика пропофола. Цель исследования - изучение сознания человека. Испытуемым добровольцам давали быстродействующий препарат перед проведением функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ).

По изменению кровотока в тканях мозга, вызванного нейронной активностью, оценивали изменение активности разных областей мозга. Данные сравнивали с картиной до приема препарата. Во время бодрствования наблюдается «шквал» активности нейронов в мозге, видны множественные перекрывающие друг друга связи, составляющие сеть, что исследователи обозначили как «поток сознания». Ученые установили, что, изучая сознание человека, нужно оценивать максимальную активность связей в единой нейросети.

Данные ФМРТ до приема пропофола и на фоне действия снотворного препарата очень различались. На фоне действия пропофола редуцируются связи в нейросети, и наблюдается менее вариативное перераспределение кровотока, повторяющееся по одинаковому маршруту снова и снова.

Исследование позволило описать существующий в мозге баланс активности нейронов, который они обозначили как «критическую точку» (critical point). Руководитель группы ученых Энзо Таглиазучи (Enzo Tagliazucchi) отмечает, что мозг избегает однородности в связях, чтобы он не был просто «или включен, или выключен». Напротив, идет постоянный поиск максимального числа возможных уникальных связей, чтобы сгенерировать критический уровень активности.

Для образного сравнения Энзо Таглиазучи привел пример про машины: «Это как если бы на машинах вы изучали город. Машины могут двигаться всегда по одному маршруту из пункта А в пункт В, и обратно. Так вы никогда не поймете структуры города. Но если машины начнут ездить по всем возможным дорогам меняя маршруты, в итоге вы сможете составить карту города, близкую к реальности. Критическая точка - это когда машина находит оптимальный путь для изучения улиц».

Но, несмотря на понятные аналогии, все же непонятным остается процесс перехода от состояния бодрствования к состоянию без сознания и обратно. Когда человек бодрствует, в его мозге бушует хаос из связей, которые формируют критическую точку. Когда человек спит, связи становятся монотонными и менее интенсивными. Энзо Таглиазучи убежден, что эта монотонность и стабильность в нейсети связана с трудностью вывода пациента из комы. Ученый считает, что, изучая эти оптимальные маршруты для формирования критической точки и то, как они поддерживаются, можно будет найти эффективный способ пробуждения пациентов из состояния комы, как бы заставляя мозг снова начать «исследовать улицы и искать оптимальные пути».