Предыдущие исследования, в том числе исследования ЭЭГ и фМРТ на людях, предполагали, что определенные области мозга, включая теменную кору и таламус, по-видимому, участвуют в сознании. «Мы решили выйти за рамки классического подхода к записи из одной зоны за раз», – говорит старший автор Юрий Заалманн, доцент Университета Висконсина в Мэдисоне. "Мы записали данные из нескольких областей одновременно, чтобы увидеть, как ведет себя вся сеть."
Исследователи использовали макак в качестве животной модели. Изучая бодрствующих, спящих и находящихся под наркозом животных, они смогли сузить область мозга, участвующую в сознании, до гораздо более конкретной области, чем это делали другие исследования. Они также смогли исключить некоторые области, которые были предложены в предыдущих нейрокорреляционных исследованиях сознания.
В конечном итоге они сосредоточились на центральном боковом таламусе, который находится глубоко в переднем мозге.
Как только исследователи определили эту область, они проверили, что происходит, когда центральный боковой таламус активировался, когда животные находились под анестезией, стимулируя область с частотой 50 Гц. «Мы обнаружили, что когда мы стимулировали эту крошечную область мозга, мы могли разбудить животных и восстановить всю нейронную активность, которую вы обычно наблюдаете в коре головного мозга во время бодрствования», – говорит Заальманн. "Они действовали так же, как если бы не спали. Когда мы выключили стимуляцию, животные сразу же вернулись в бессознательное состояние."
Одним из тестов бодрствования была их нервная реакция на странную слуховую стимуляцию – серию гудков, перемежающихся другими случайными звуками.
Животные ответили так же, как бодрствующие животные.
«Наши электроды имеют совершенно другую конструкцию», – говорит Заальманн. "Они гораздо больше приспособлены к форме структуры мозга, которую мы хотим стимулировать.
Они также более точно имитируют электрическую активность, наблюдаемую в здоровой нормальной системе."
«Основная мотивация этого исследования – помочь людям с нарушениями сознания жить лучше», – говорит первый автор Мишель Рединбо, аспирантка факультета психологии Университета Висконсина, Мэдисон. "Мы должны начать с понимания минимального механизма, который необходим или достаточен для сознания, чтобы клинически нацелить нужную часть мозга."
«Эта работа имеет множество интересных последствий», – говорит она. "Возможно, мы сможем использовать такие электроды, стимулирующие глубокий мозг, чтобы вывести людей из комы. Наши результаты также могут быть полезны для разработки новых способов наблюдения за пациентами под клинической анестезией, чтобы убедиться, что они находятся в безопасном бессознательном состоянии."
Это исследование финансировалось Национальными институтами здравоохранения, Национальным научным фондом США и Израиля и пилотным грантом Национального исследовательского центра приматов Висконсина.