麻酔をかけたサルは、研究者が意識に関連する脳領域を刺激すると即座に目覚めます

MRI脳スキャン。

科学者たちは、意識に関連する小さな脳の領域を突き出すことで 、麻酔をかけたサルを突然目覚めさせ、警戒させました。この魅力的な結果は、脳とそれがどのように意識的な認識を生み出すかについての新しい手がかりを提供しています。昏睡状態に陥った患者の治療につながる可能性のある洞察です。

脳は人体の中で最も神秘的な器官のままです。過去数十年にわたって、神経科学者は脳内のさまざまな領域とネットワークをばらばらにして、それらが正常な認知機能にどのように寄与するかをよりよく理解してきましたが、意識と脳のどの部分が意識の神経相関として説明できるかについては大きな疑問が残っています(NCC)-つまり、焦げたトーストの匂い、咲くバラの赤み、または私たちの内面の思考の豊かさを体験できる特定の脳領域。

Neuronで本日発表された新しい研究は、答えに近づくための小さい ながらも重要な 一歩を踏み出しました。

ウィスコンシン大学マディソン校の研究者は、アカゲザルを実験することにより 、中央外側視床がNCCであることを確認する新しい証拠を発見しました。前脳の奥深くにある彼の小さな脳領域を 刺激 すると、麻酔薬がまだ投与されているにもかかわらず、 麻酔をかけたサルが突然目を覚まし、警戒するようになりました 。神経科学者は以前に中央外側視床をNCCとして固定していましたが、この最新の研究は主張にさらに信憑性を加えています。

人間の脳内の視床の位置。

「この研究は重要です」と、マサチューセッツ工科大学の脳認知科学科の神経科学教授であるアール・ミラーは、ギズモードへの電子メールで述べました。「意識の理論は、中央外側視床が皮質を目覚めさせ続けるのに重要な役割を果たすことを示唆しています。 この研究は、その理論を裏付ける重要な証拠を提供します。」

さらに、この論文は「意識を生み出す回路と脳のダイナミクスへの新しい洞察を私たちに与えてくれます」と、新しい研究に関与していなかったミラーは書いてい ます。「毎年、何千人もの人々が全身麻酔を受けています。それがどのように人々を無意識にするかを知ることは、麻酔をより安全にするための重要なステップです。」

新しい研究の最初の著者であり、ウィスコンシン大学マディソン校の大学院生であるミシェル・レディンボー氏 は、実験の主な目標は脳内のNCCを見つけることであると述べた。

「この目標を達成することで、全身麻酔のメカニズムと脳外傷の影響をよりよく理解できるようになります。また、昏睡などの意識障害に苦しむ患者の生活を改善するための臨床的介入をターゲットにすることができます」と彼女はギズモードに 語った。 。

そのために、Redinbaughは、上級著者のYuri Saalmannとその同僚とともに、麻酔をかけた被験者に意識を誘発することを目的とした実験を考案しました。そうするために、彼らは、覚醒状態の間に脳細胞が中央外側視床で作用する方法を模倣する刺激方法を設計しました。電極アレイを使用して、科学者は複数の脳領域からの脳活動を記録することができ、マカクが起きている間、眠っている間、および麻酔下にある間、マカクの意識を監視することができました。

実験中、科学者たちは深部脳のさまざまな部分を刺激しようとしましたが、脳内に一種の意識のホットスポットが出現した中央外側視床と同じ反応を誘発したものはありませんでした。サルが麻酔下にあるときにこの脳領域を50ヘルツで刺激すると、サルは目を覚ましました。これが起こったとき、霊長類は目覚めたときと同じように行動しました。一度 刺激をオフにして、マカクはに戻って 無意識 状態。

実験の重要な側面は、実験で使用された2匹のサル(モンキーRとモンキーWと呼ばれる)の覚醒状態を正しく評価することでした 。

「私たちは、昏睡状態の患者または麻酔を受けている患者を評価するために使用される臨床測定に基づいて、サルの覚醒状態の評価をモデル化しました」と、RedinbaughはGizmodoに語った。「本質的に、私たちは、麻酔から目覚めた動物、または人間に通常見られる行動の増加を探していました。」

これらの対策には、サルが目を開ける、意図的に手を伸ばす、顔を動かす、触れることへの反応を示すなどが含まれていると、Redinbaughは説明しました。科学者たちはまた、「意識と無意識の被験者を区別できる」一般的な音と異常な音の両方に対する脳波反応を監視したと彼女は付け加えた。

関係する倫理の観点から、 「ウィスコンシン大学マディソン校の動物実験委員会は、国立衛生研究所の実験動物の管理と使用に関するガイドに準拠したすべての手順を承認した」と著者らは論文に書いている。

たとえば、実験中、臨床麻酔科医が提示して、サルが「病院で人間の患者と同じレベルのケアを受けた」ことを確認し、実験中と実験後の両方で動物を監視して「彼らの健康と幸福」、他の手段の中でも、彼女は言った

とは言うものの、科学者たちは、実験に必要な他の重度の侵襲的手段の中でもとりわけ、12本のセラミック頭蓋骨ネジと歯科用アクリルを使用してサルに「頭のインプラントを固定」しました。講じられた措置にもかかわらず、動物はこの実験中に苦しみ、サルはこのような実験に決して使用されるべきではないという強い議論をすることができます 。

そのことを念頭に置いて、新しい研究は、意識障害を治療するための効果的な新しい治療法、外科技術としての脳深部刺激療法の改善、および麻酔のためのより良い薬をもたらす可能性が あり ます 。さらに、これらの 発見は私たちを意識自体の理解に近づける可能性があり ます。

ベルリンのフンボルト大学の神経科学者であるJaanAruは、1990年代の研究者は、視床が意識にとって重要であると考え始めたと述べました。視床は制御の中心的な位置にあり、それが方法を変える可能性があるという事実に基づいてい ます。他の脳領域は情報を処理します。しかし、2000年代以降、神経科学者は意識のメカニズムを見つけるために主に皮質に焦点を合わせてきたと彼は述べた。

「この研究は視床を元に戻します」と私が新しい研究とは関係のないアル はギズモードに語った。「私は、意識状態だけでなく、知覚過程における視床の役割をよりよく理解しようとする多くの研究が続くことを願っています。」

将来を見据えて、レディンボー氏は、 彼女のチームは現在、意識を細かく操作する方法を持っているので、「意識にとって最も重要な脳の領域に関して異なる」意識の主要な理論の予測をテストできると述べました。 彼らはまた、視床のより広い範囲の領域を刺激し、どの周波数が意識に影響を与えるのに最も効果的であるかを決定することを計画して います。

「これにより、同様の刺激パラダイムが診療所で使用される道が開かれるでしょう」とRedinbaugh氏は述べています。

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