Forskning i hjerneafbildning afslører forbindelser, der er afgørende for menneskets bevidsthed

I en artikel med titlen "Multimodal MRI afslører forbindelser i hjernestammen, der understøtter vågenhed i den menneskelige bevidsthed", offentliggjort i tidsskriftet Science Translational Medicine, har et team af forskere fra Massachusetts General Hospital og Children's Hospital Boston skabt et forbindelseskort over et hjernenetværk, som de mener er afgørende for den menneskelige bevidsthed.

Undersøgelsen involverede scanninger med høj opløsning, der gjorde det muligt for forskerne at visualisere hjerneforbindelser med submillimeter rumlig opløsning. Dette tekniske fremskridt gjorde det muligt for dem at identificere tidligere uopdagede forbindelsesveje mellem hjernestammen, thalamus, hypothalamus, basal forhjerne og hjernebarken.

Sammen danner disse signalveje det "standardnetværk for stigende aktivering", der opretholder vågenhed i hvile hos bevidste mennesker. Konceptet med "standardnetværket" er baseret på ideen om, at visse netværk i hjernen er mest funktionelt aktive, når hjernen er i hvile, mens andre netværk er mere aktive, når hjernen udfører målrettede opgaver.

For at undersøge de funktionelle egenskaber ved dette standardnetværk i hjernen analyserede forskerne 7 Tesla-data fra funktionelle MRI-scanninger i hviletilstand fra Human Connectome Project. Disse analyser afslørede funktionelle forbindelser mellem det subkortikale standardnetværk for ascending aktivering og det kortikale standardnetværk, der medierer selvbevidsthed i hvile.

Komplementære strukturelle og funktionelle konnektivitetskort giver et neuroanatomisk grundlag for integrationen af vågenhed og opmærksomhed i den menneskelige bevidsthed. Forskerne har offentliggjort fMRI-data, hjernekortlægningsteknikker og et nyt Harvard Atlas of the Ascending Activation Network for at understøtte fremtidige bestræbelser på at kortlægge den menneskelige bevidstheds konnektivitet.

"Vores mål var at kortlægge det menneskelige hjernenetværk, der er afgørende for bevidstheden, og give klinikere bedre værktøjer til at opdage, forudsige og fremme bevidsthedsgenopretning hos patienter med alvorlig traumatisk hjerneskade," forklarer hovedforfatter Dr. Brian Edlow, meddirektør for Massachusetts General Hospital Neuroscience Center, vicedirektør for Center for Neurotechnology and Neurorestoration (CNTR) på Massachusetts General Hospital, lektor i neurologi ved Harvard Medical School og Chen Research Fellow fra 2023-2028 på Massachusetts General Hospital.

Dr. Edlow forklarer: "Vores resultater af forbindelsen tyder på, at stimulering af de dopaminerge nervebaner i det ventrale tegmentale område har potentiale til at hjælpe patienter med at komme ud af koma, da dette knudepunkt er forbundet med mange hjerneområder, der er afgørende for bevidstheden."

Seniorforfatter Dr. Hannah Kinney, professor emeritus ved Children's Hospital Boston og Harvard Medical School, tilføjer, at "de forbindelser i den menneskelige hjerne, vi har identificeret, kan bruges som en køreplan til bedre at forstå en bred vifte af neurologiske lidelser forbundet med ændret bevidsthed, fra koma til anfald og vuggedød (SIDS)."

Forfatterne udfører i øjeblikket kliniske forsøg for at stimulere det standardopstigende aktiverende netværk hos patienter med koma efter traumatisk hjerneskade for at genaktivere netværket og genoprette bevidstheden.