Откриха начин за измерване на човешкото съзнание
- Нова техника помага на анестезиолозите да проследяват промените в състоянията на съзнанието
Съзнание
Какво означава да си в съзнание? Хората мислят и пишат по този въпрос от хилядолетия. И все пак много неща за съзнателния ум остават загадка, включително как да го измерваме и оценяваме. Какво е единица съзнание? Има ли различни нива на съзнание? Какво се случва със съзнанието по време на сън, кома и обща анестезия?
Анестезиолозите често мислят за тези въпроси. Всеки ден обещават на пациентите си, че те ще бъдат изключени от външния свят и вътрешните си мисли по време на операция. Както и, че няма да запазят спомени от преживяването и няма да изпитват болка. По този начин общата анестезия даде възможност за огромен медицински напредък, от микроскопични съдови ремонти до трансплантации на органи.
В допълнение към огромното им въздействие върху клиничните грижи, анестетиците се очертаха като мощни научни инструменти за изследване на въпроси относно съзнанието . Те ни позволяват да предизвикаме дълбоки и обратими промени в състоянията на съзнанието и да изучаваме мозъчните реакции по време на тези преходи.
Между два свята
Но едно от предизвикателствата, пред които са изправени анестезиолозите, е измерването на прехода от едно състояние към друго. Това е така, защото много от съществуващите подходи прекъсват или нарушават това, което се опитваме да изучаваме. По същество оценката на системата засяга системата. В изследванията на човешкото съзнание, определянето дали някой е в съзнание може да възбуди изследваното лице – обърквайки самата тази оценка. За да се справят с това предизвикателство, изследователите адаптирали прост подход, който наричат метод на дишане-свиване. Той предлага начин за изучаване промените в съзнателното състояние, без да се прекъсват тези промени.
Мозъчната активност
За да бъде разбран този подход, е полезно да се разгледат някои прозрения от изследвания на съзнанието, които са използвали анестетици. От десетилетия изследователите са използвали електроенцефалография (ЕЕГ), за да наблюдават електрическата активност в мозъците на хора, получаващи различни анестетици. След това те могат да анализират тази дейност с ЕЕГ показания, за да характеризират модели, които са специфични за различни анестетици. Така наречените анестетични сигнатури.
Такива изследвания разкриват, че повечето анестетици забавят мозъчните ритми и увеличават техния размер. Това са ефекти, които нарушават комуникацията между мозъчните области. Например, скорошно проучване установи, че пропофолът, най-често използваното лекарство за обща анестезия, може да наруши начина, по който регионите на мозъка обикновено работят заедно, за да обработват сензорна информация.
Свързано и несвързано съзнание
Това и други изследвания разкриват, че съзнанието не е просто двоично – включено или изключено, съзнателно или несъзнателно – а вместо това нещо, което може да обхваща континиум от различни състояния, които включват различни видове мозъчно функциониране. Например, съзнанието може да бъде свързано с околната среда чрез нашите сетива и поведение (свързано съзнание), както в по-голямата част от нашите будни часове. Или изключено от заобикалящата ни среда (несвързано съзнание), както когато сънуваме по време на сън.
Безсъзнанието – както когато някой е в кома – е по-трудно за изучаване от свързаното или несвързано съзнание. Но обикновено се разбира като състояние на забрава, лишено от субективно преживяване или памет. Когато се подготвя пациент за операция, анестезиолозите коригират нивата на анестетика, за да го поставят в безсъзнание. Когато някой е под обща анестезия, той преживява временна и обратима кома. По време на която не чувства болка и след която няма спомени от своята процедура.
Преходи между състоянията
Разбирането на преходите между тези състояния е от съществено значение за осигуряване на адекватни нива на обща анестезия. Както и за осветляване на въпросите в анестезиологията, изследването на съзнанието, съня и комата. За да картографират по-добре прехода от свързаното съзнание, учените наскоро адаптираха нов подход за наблюдение на способността на човек да генерира волеви поведения без външна подкана.
Като цяло изследователите проследяват началото на седацията чрез издаване на устни команди и записване на поведенчески реакции. Например, учен може периодично да моли някого да отвори очите си или да натисне бутон, докато получава инфузия с анестетик. След като човекът спре да отговаря на тази команда, ученият приема, че е загубил свързано съзнание.
Тази техника се оказа полезна за противопоставяне на свързания и несвързания съзнателен ум. Но когато става въпрос за разбиране на прехода между тези състояния, има няколко недостатъка. От една страна, слуховата реплика не е стандартизирана. Флексията и силата на гласа, това, което се казва и колко често се повтаря, варират в отделните и дори в рамките на изследванията. По-фундаментален проблем е, че тези команди могат да събудят хората, докато се носят в несвързано състояние. Това ограничение означава, че изследователите често трябва да изчакат няколко минути между издаването на вербални команди и оценката на отговора. Така добавяйки несигурност към точното време на прехода.
Прецизен подход
В своето проучване учените си поставили за цел да достигнат по-чувствителен и прецизен подход за измерване на началото на седацията. Без риск от нарушаване на прехода. Затова се обърнали към метод, описан за първи път през 2014 г. от изследователи на съня в Масачузетската обща болница и университета Джон Хопкинс. В тази работа изследователите помолили участниците да стискат топка, когато вдишват. Изследователите проследявали стисканията на всеки човек с помощта на динамометър. Това е инструмент за измерване на силата на захвата и електромиографски сензор, който измерва реакцията на мускулите. По този начин те успели да проследят прецизно процеса на заспиване, без да го нарушават.
За проучването те обучили 14 здрави доброволци на същата задача и представили упражнението за дишане-стискане като вид медитация на вниманието. Инструктирали участниците да се съсредоточат върху дишането си и да стискат ръчен динамометър, когато вдишват. След няколко минути обучение за всеки човек поставили интравенозен катетър в ръката им, за да достави успокоителното и настроили монитори за жизнени показатели и монтирана 64-канална EEG капачка за запис на мозъчни вълни по време на експеримента.
Синхронизация
Всички участници надеждно синхронизирали притисканията си с дишането по време на първоначалния изходен период без никакво успокояване. След това те получили бавна инфузия на дексмедетомидин. Това е седатив, който обикновено се използва в операционните зали и интензивните отделения. Тъй като мозъчните концентрации на дексмедетомидин се увеличават, участниците понякога пропускали стискане или го забавяли.
След някои допълнителни тестове, анестезиолозите изключили инфузията на дексмедетомидин. Така позволявайки на участниците да се възстановят от седацията. За тяхно учудване, след период от 20 до 30 минути, всички си спомнили задачата и започнали спонтанно да свиват в синхрон с дъха си, без никаква подкана. Това позволило да се анализира както времето за начало на седация, така и времето за компенсиране на седацията. Също и да се сравни с предишни проучвания, които използвали вербални команди за оценка на съзнанието.
Ефектите на външните сигнали
Задачата за дишане-стискане очевидно била по-чувствителен подход за измерване на прехода от свързаното съзнание. Участниците спрели да изпълняват задачата при по-ниски концентрации на дексмедетомидин от тези, при които е наблюдавано, че хората спират да реагират на слухови сигнали в други проучвания. Така подчертавайки възбуждащите ефекти на външни сигнали върху системата. Тези констатации могат също така да показват, че свързаното съзнание може да бъде допълнително разделено на вътрешно генерирани поведения (като напомняне на себе си да стиснете топка, докато вдишвате). И външно подканени поведения (като отговаряне на вербални команди) с отделни преходни точки – идея, която усъвършенства нашето разбиране за континиума на съзнанието.
АВТОР: Руслана Петрова
