科学家通过查明这个大脑区域来激发猴子的意识

1991年，一场毁灭性的车祸使32岁的穆尼拉·阿卜杜拉（Munira Abdulla）严重脑部受伤，并陷入了深度昏迷。医生认为她没有康复的机会。然而，当奇迹般地，近三十年后她的大脑以某种方式“重新启动”时，她的故事大为改观。尽管迷失了方向，但她仍能说出儿子的名字并参加熟悉的祈祷仪式。

穆尼拉的案子很特别。经过长时间的“最低意识”恢复意识之后，她已经表现出基本意识的间歇性迹象，这种情况已经非常罕见。从长期的植物生长或完全无反应的状态恢复几乎是不可能的。

但是，如果有办法“跳动”昏昏欲睡的大脑呢？

这是一个激进的想法。我们不知道大脑中的简单电子尖峰会如何导致我们内部和外部体验的丰富，详细，个人化。而且，尽管意识理论比比皆是，但从根本上说，我们根本不知道大脑中到底在哪里寻找意识的神经关联（NCC）（支持意识的基本大脑回路），而对其进行的操纵要少得多。

这肯定会改变。本周，一项关于猕猴的开创性研究为大脑意识领域提供了迄今为止最强烈​​的线索。

威斯康星大学麦迪逊分校的一个团队以数十年的先前研究为基础，挑出丘脑内脑干上方一个小块的小脑组织，作为NCC的关键部分。作为概念的证明，他们给了它几次电击，并在麻醉状态下恢复了昏迷猴子的意识。

症结所在？一旦电刺激停止，猴子的意识也消失了。

尽管长期以来人们一直认为丘脑以某种方式参与了意识的支持，但这项研究还是第一个将精确的神经回路（丘脑和皮质部分之间的高速公路）定位为意识的“开关”的一种方法，我们可以使用大脑来控制刺激。对于昏迷的病人来说，这真是个好消息。

研究作者米歇尔·雷丁博（Michelle Redinbaugh）说：“这项研究的首要动机是帮助意识障碍的人过上更好的生活。” “我们必须首先了解意识所必需或足够的最小机制，以便可以在临床上靶向大脑的正确部分。”

Thalamus谜

揭开意识宝座的斗争如此激烈，以至于不同的团队在去年开始的一项mano-a-mano试验中，在理论上相互对立。然而，即使存在巨大的分歧，大多数团队也同意，不同的大脑区域之间的反复双向对话对于支持意识是必要的。

丘脑进入这里。丘脑就像大脑的中央车站。它与大脑最外层皮层的广泛联系使它能够迅速交易所各种信息，例如传递感觉或运动信号以进行进一步处理。由于这些紧密的联系，丘脑立即弹出，成为意识机制必不可少的一部分。

2007年的一项研究将这个主意带到了家中：当一个38岁的最低意识男人在丘脑中受到电刺激时，经过长达六年的沉寂，他恢复了意识和基本功能。

然而，丘脑中丰富的连接也给大脑刺激带来了巨大的问题：我们应该针对哪些回路？一小撮神经可以到达皮层的某些层并控制意识。其他人可能会使您感到疼痛或感到冰冷（不开玩笑）。如果我们要控制自己的意识状态，那么第一步就是要找出隐藏在数以百万计的纠缠神经电缆中的特定怪异电路。

这就是新研究计划要做的。

胡闹

该团队首先使用猕猴作为人类大脑的模型，然后插入多个电极以同时从与意识相关的许多大脑区域进行记录。根据以前的研究，他们专注于丘脑的特定区域，称为中央外侧丘脑。对CL的损害与意识障碍密切相关，并且与也参与意识的皮质的外部和较深区域都相关。

高级作者尤里·萨尔曼（Yuri Saalmann）博士说：“我们决定超越一次从一个区域进行记录的经典方法。” “我们同时从多个区域进行记录，以了解整个网络的行为。”

然后，研究小组监测了清醒，睡眠和麻醉状态下猴子的大脑活动模式，并弄清了丘脑和皮层之间不同连接高速公路上的神经信息流量。这使研究小组可以轻松地捕获清醒或昏迷时动物在中央外侧丘脑和皮质之间的活动模式，这可以说是意识的电子指纹。

接下来，他们使用一种称为“深层脑刺激”的技术，使用电极将完全没有麻醉的猴子中的电子指纹手动传递到中央丘脑中央。令人难以置信的是，当zaps以50Hz（中央中枢神经元发射的速度）到达时，猴子醒了。他们睁开眼睛，改变表情，伸出手臂，好像在抓握或伸展。他们还对外部的触摸和异常的声音做出了反应，这表明他们的意识很高，即使麻醉药仍在滴入他们的静脉中也是如此。

萨尔曼说：“他们的行为就像醒着一样。”

在另一项意识测试中，研究小组使用脑电图监测了猴子的脑电波，同时向它们播放规则声音，并随机混入了“奇怪”的声音。麻醉过的猴子的大脑反应与完全清醒的猴子相似。也就是说，直到刺激被关闭。

意识的线索

该小组还尝试以不同的频率刺激丘脑的其他区域，但没有一个获得与中央外侧丘脑（CL）相同的轰炸效果。

这些数据不仅支持CL作为大脑意识机制的必要组成部分，还可以解释为什么丘脑深部大脑刺激并不总是对昏迷患者有效。改变常规区域是不够的；您需要将电极对准CL。

“[The CL] 是一个非常艰巨的目标领域。”萨尔曼解释说。为了使它在猴子中起作用，研究小组不得不重新设计电极，以使其“更加适应丘脑的形状”，并“更接近地模仿健康，正常系统中看到的电活动”，他说。说过。先前刺激丘脑的尝试通常尝试100 Hz或更高的频率，这是CL神经元的放电率的两倍。萨尔曼（Saalmann）的小组也尝试了一系列刺激频率，但没有一个能像50Hz的神奇数字那样有效。

电刺激并不是启动大脑的唯一方法。 2016年的一项一次性试验使用了一名25岁男子从昏迷中恢复成功的大脑上的超声波。科学家们还在探索非侵入性的大脑刺激方法，例如经颅电磁技术，以帮助那些有意识障碍的人。

这并不是说我们解决了昏迷困境。一些专家警告说，尽管有希望，但CL可能不是目标的最佳大脑区域。没有参与这项研究的爱荷华大学的Aaron Boes博士说：“我怀疑大脑的许多区域都可以调节觉醒的水平。”还有一种担忧是，无论哪种类型，大脑刺激都可能不适用于患有严重脑损伤的人。

尽管如此，这项研究为进一步揭示意识背后的神经机制铺平了道路。 Redinbaugh说，即使我们还不能完全掌握自己脑中这种奇妙的神秘现象，“我们有可能能够使用这种深层刺激性电极使人们摆脱昏迷。”

图片来源：ElisaRiva在Pixabay上