Сознательное бодрствование назвали «управляемым хаосом» в мозге

Сознательное бодрствование назвали «управляемым хаосом» в мозге

Группа физиков и нейрофизиологов из Института медицинской психологии при Университете Киля (Германия) обнаружила ключевые отличия в паттернах мозговой активности между состояниями сознательного бодрствования и при вызванном наркозом сне. Также ученым удалось построить математическую модель изменений мозговой активности при динамическом переходе из одного функционального состояния нервной системы в другое и вычислить критическую точку, при которой сознание может поддерживаться. Работа опубликована в The Journal of the Royal Society Interface.

Исследователи отобрали для эксперимента 20 испытуемых, однако затем восемь из них были по разным причинам отсеяны. Двенадцати оставшимся участникам эксперимента в ходе опытов ученые вводили внутривенно сильное снотворное средство — пропофол, часто используемое в хирургии для формирования и поддержания наркоза. Параллельно, посредством функциональной магнитно-резонансной томографии записывалась активность головного мозга. Такая схема позволила отследить в динамике изменения паттернов активности центральной нервной системы при переходе от сознательного бодрствования к седации, легкой дремоте и глубокому, вызванному наркозом сну, а затем обратно к состоянию бодрствования.

Изощренный многоуровневый математический анализ полученных данных (в том числе с использованием вейвлетов) показал, что в состоянии сознательного бодрствования активность мозга гораздо более сложная и насыщенная. Она характеризуется двумя ключевыми моментами. Во-первых, активность нейронов можно представить как последовательность связанных, относительно стабильных и коррелирующих друг с другом периодов возбуждения. Иными словами, при воздействии какого-либо внешнего стимула, активизируются разные зоны мозга, затем их возбуждение интегрируется в других зонах. Новый стимул в поле внимания испытуемого вновь запускает этот каскад активности. И так снова и снова. Таким образом, мозг как бы формирует единичные моменты в постоянном «потоке сознания».

Второй особенностью стала уже не временная, а пространственная корреляция возбуждения. Нашу нервную систему можно представить как множество взаимосвязанных нейронных ансамблей, расположенных в анатомически удаленных друг от друга отделах мозга. При сознательном бодрствовании в каждый момент времени наблюдается активизация и взаимодействие множества таких ансамблей, скоординированная работа различных участков коры и подкорковых ядер головного мозга. Говоря иначе, сознание максимально использует все структуры мозга, объединяя их в единую связанную систему.

В то же время, при вызванном наркозом сне снижается как возбудимость мозга от внешних стимулов — мозг продолжает получать информацию от органов чувств, но она уже не вызывает каскада изменений в его активности. Или, если быть точнее, стимул изменяет активность мозга, но ненадолго, она быстро вновь возвращается в некое стабильное пониженное состояние. В условиях наркоза мозг также не задействует все многообразие связей между нейронами, нейронными ансамблями и нервными центрами. Наоборот, активность нервной системы наблюдается только в некоторых, жестких и неизменных, как накатанная колея, проводящих путях. Паттерны активности становятся менее выраженными, стабильными и стереотипными.

По мнению ученых, сознание возникает в определенной критической точке — диапазоне активности, при которой она еще не захватывает весь мозг целиком, но достигает некоего предела сложности, момента «сбалансированного хаоса», когда ресурсы нервной системы задействованы максимально, но все еще скоординированы. Вероятно, преодоление этого диапазона по верхней границе может вести к психотическим симптомам, а по нижней, как показали исследователи, — к потере сознания.


Даниил Кузнецов

N+1

Похожие новости:
Астрономы назвали цвет Планеты Х
Астрономы из США описали возможные химические и физические свойства атмосферы потенциально открытой Планеты Х, а также назвали ее возможный цвет в оптическом диапазоне. Посвященный исследованию препринт опубликован на сайте arXiv.org.По мнению ученых, небесное тело будет иметь не красный, как полагают ..
2016-05-01 935 0 Разное, интересное
0
Ученые смогли связаться с пациентом в коме
Во многих фильмах можно часто увидеть, как люди пытаются говорить с любимым человеком, находящимся в коматозном состоянии. Согласно многочисленным наблюдениям и случаям, такое одностороннее общение позволяет в некоторых случаях вернуть человека в сознательное состояние, а это, в свою очередь, ..
2012-11-18 1516 0 Разное, интересное
0
ГМО-рис назвали единственной надеждой на спасение человечества от голода
Британские ученые назвали быстрорастущий и неприхотливый ГМО-рис единственной надеждой человечества на спасение от голода в долгосрочной перспективе. Исследования вступили в третью, предпоследнюю фазу, о чем сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию «Ленты.ру».Выведение генномодифицированного сорта риса проводится в рамках C4 Rice Project, ..
2015-12-01 2331 0 Разное, интересное
1
Ученые назвали главный фактор похудения
Американские психологи назвали основной фактор, который в большинстве случаев заставляет людей худеть или поддерживать физиологически приемлемую массу тела. Об этом сообщает ресурс EurekAlert!Ученые отмечают, что эмоциональная привязанность к пище, связанная с ее восприятием как части семейной и культурной традиций, ..
2015-12-01 2914 0 Разное, интересное
0
Ученые предрекают наступление нового Ледникового периода
Ученые ожидают наступления нового Ледникового периода. Такое явление наблюдалось в последний раз в период между 1650 и 1850 гг. Эпохи назвали Малыми ледниковыми периодами. А вот исследователи из Санкт-Петербурга полагают, что похолодание, которое ожидает Землю, будет не таким суровым как раньше, ..
2013-05-25 1475 0 Разное, интересное
0
Астрономы выдвинули теорию о странной материи
Бразильские астрономы из Национального института космических исследований - Pedro Moraes и Oswaldo Miranda, выдвинули гипотезу о том, что нейтронные звезды могут состоять из «странной» материи. Нейтронные звезды являются одними из самых плотных объектов во Вселенной - ложка вещества может весить ..
2015-01-09 1703 0 Разное, интересное
1
В охотничьих приемах хищного паука нашли сходство с принципами теории струн
На Всемирном фестивале науки в австралийском Брисбене публике представили паука нового вида. Животное способно бегать по волнам и определять приближение добычи по вибрации воды. Назвали паука Dolomedes briangreenei — в честь австралийского физика Брайана Грина (Brian Greene), ..
2016-03-10 965 0 Разное, интересное
0
Потерян один из самых глубоководных исследовательских аппаратов
В Субботу, 10 мая 2014, в 2 часа дня по местному времени (10 ч. Пятницы по EDT), связь с гибридным дистанционно управляемым глубоководным аппаратом Нерей была потеряна на глубине 9990 метров в районе Кермадек, расположенном на северо-востоке от Новой Зеландии. По мнению специалистов, вероятнее всего Нерей ..
2014-05-13 1295 0 Разное, интересное
0
Генетики Оксфорда: человеку нужно лишь 8,2% ДНК
Согласно последней оценке ученых из Оксфорда, только 8,2% генетического кода человека действительно важны. Только этот небольшой процент важен для генетического кодирования человека. Остальное ученые назвали не иначе как ДНК-балласт. Британские ученые из Оксфорда обнаружили, что лишь 250 миллионов ..
2015-09-15 2569 0 Разное, интересное
0
Названы восстанавливающие ДНК человека физические упражнения
Американские и бразильские медики назвали эффективный способ запуска прижизненной реконструкции ДНК человека. Соответствующее исследование опубликовано в журнале Experimental Physiology, кратко о нем сообщает EurekAlert!Одноразовой тренировки на выносливость достаточно, как показали ученые, для того, чтобы запустить экспрессию генов, ответственных ..
2017-02-09 8299 0 Разное, интересное
0
Во Франции спустили на воду самый большой круизный лайнер в мире
Сегодня на воду сошел самый огромный круизный лайнер в мире, которые создали кораблестроители Франции, и назвали его «Гармония морей». Через два месяца судно сможет приступить к перевозке пассажиров. Строительство обошлось в 1 миллиард евро. В море корабль вывело шесть буксиров, ведь ..
2016-03-12 1868 0 Разное, интересное
0
Чувство голода существенно продлевает жизнь
Воздержание в еде продлевает жизнь, считают исследователи из Юго-Западного медицинского центра Техасского университета (США). В своей новой работе они предложили способ продления жизни, не подразумевающий соблюдения строгих диет. Ученые создали генетически модифицированных мышей, у которых самцы жили на 30, а самки ..
2012-10-18 1902 0 Разное, интересное
0
Ученые назвали возраст, когда люди начинают стареть
Поговорка «старость не радость» и подобные ей появились в народе не случайно. Можно, конечно, относиться к своему возрасту философски, можно вообще стараться об этом не думать, особенно если ощущаешь себя молодым душой, но факт остается фактом: в целом стареть неприятно ..
2013-01-7 2435 0 Разное, интересное
0
Названо улучшающее память биологическое соединение
Американские ученые назвали соединение, позволяющее повысить объем рабочей памяти человека. Исследование опубликовано в Journal of Neuroscience, кратко о нем сообщает EurekAlert!Использование ГАМК (гамма-аминомасляной кислоты), как показали ученые, регулирует активность дорсолатеральной префронтальной зоны коры головного мозга.В ..
2016-11-16 3479 0 Разное, интересное
0
Ученые дали рекомендации желающим добиться успеха
Психологи Великобритании и США назвали то, что должны делать люди, стремящиеся достичь своих личных целей. Результаты своих исследований авторы опубликовали в Psychological Bulletin, а кратко о них сообщает Independent.По мнению ученых, чем чаще человек следит за прогрессом в достижении поставленной им цели, ..
2015-11-01 1582 0 Разное, интересное
1