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Les chercheurs d'UW-Madison trouvent une voie neuve pour la mesure précise de la conscience

Les millions de gens sont anesthésie générale administrée tous les ans seuls aux Etats-Unis, mais il n'est pas toujours facile de dire s'ils sont réellement inconscients.

Une petite partie de ces patients regagnent une certaine conscience pendant les actes médicaux, mais une étude neuve de l'activité cérébrale qui représente la conscience pourrait éviter ce traumatisme potentiel. Elle peut également aider les gens dans les comas et les scientifiques luttant pour définir que les parties du cerveau peuvent réclamer pour être principales à l'esprit conscient.

Ce qui a été montré pendant 100 années dans une condition inconsciente comme le sommeil sont ces ondes lentes d'activité électrique dans le cerveau. Mais tels peuvent ne pas être les bons signes de brancher sur. Dans un certain nombre de conditions -- avec différents médicaments anesthésiques, dans les gens qui souffrent d'un coma ou avec le dommage au cerveau ou d'autres situations cliniques -- il peut y avoir activité à haute fréquence aussi bien. »

Professeur de Yuri Saalmann, de psychologie et de neurologie, université de Wisconsin-Madison

Les chercheurs d'UW-Madison ont enregistré l'activité électrique dans des environ 1.000 neurones entourant chacun de 100 sites dans tous les cerveaux d'une paire de singes au centre de recherche national de primate du Wisconsin pendant plusieurs conditions de conscience : sous l'anesthésie liée au traitement, sommeil léger, la veille posante, et suscité de l'anesthésie dans une condition de réveil par l'électrostimulation d'un endroit profondément dans le cerveau (une procédure les chercheurs décrits en 2020).

« Avec des caractéristiques en travers des régions du cerveau multiples et des différentes conditions de la conscience, nous pourrions remonter tous ces signes traditionnellement liés à la conscience -- en comprenant comment rapidement ou ralentissez les rythmes du cerveau sont dans différents endroits de cerveau -- avec une métrique plus de calcul qui décrivent comment le composé les signes sont et comment les signes dans différents endroits agissent l'un sur l'autre, » indique Michelle Redinbaugh, un étudiant de troisième cycle dans le laboratoire de Saalman et l'auteur de Co-fil de l'étude, aujourd'hui publié dans les systèmes de cellules de tourillon.

Pour tamiser à l'extérieur les caractéristiques qui indiquent mieux si les singes étaient conscients ou inconscients, les chercheurs avaient l'habitude l'apprentissage automatique. Ils ont remis leur grand gisement des caractéristiques plus d'à un ordinateur, ont dit à l'ordinateur quelle condition de conscience avait produit chaque configuration d'activité cérébrale, et demandé l'ordinateur quelles régions du cerveau et configurations d'activité électrique ont correspondu le plus fortement à la conscience.

Les résultats se sont dirigés à partir du cortex de face, la partie du cerveau type surveillé pour mettre à jour en toute sécurité l'anesthésie générale dans les patients humains et la pièce très probablement pour montrer les ondes lentes de l'activité longtemps considérées typiques de l'inconscience.

« Dans la clinique maintenant, ils peuvent mettre des électrodes sur le front du patient, » dit Mohsen Afrasiabi, l'autre auteur important de l'étude et un scientifique auxiliaire dans le laboratoire de Saalmann. « Nous proposons que l'arrière de la tête soit une place plus importante pour ces électrodes, parce que nous avons appris que l'arrière du cerveau et les endroits profonds de cerveau sont plus prévisionnels de la condition de la conscience que le front. »

Et tandis que l'activité inférieure et à haute fréquence peut être présente dans les conditions inconscientes, c'est une complexité qui indique mieux un esprit de réveil.

« Dans une condition anesthésiée ou inconsciente, ces sondes dans 100 sites différents enregistrent relativement un petit nombre de configurations d'activité, » dit Saalmann, dont le travail est supporté par les instituts de la santé nationaux.

Un plus grand -- ou plus complexe -- la gamme des configurations a été associée à la condition éveillée du singe.

« Vous avez besoin de plus de complexité pour donner plus d'information, qui est pourquoi elle a associé à la conscience, » Redinbaugh dit. « Si vous avez moins de complexité en travers de ces endroits importants de cerveau, ils ne peuvent pas donner vraiment information. Vous regardez un cerveau inconscient. »

Plus de mesures précises des patients subissant l'anesthésie est un effet possible des découvertes neuves, et les chercheurs font partie d'une collaboration supportée par le National Science Foundation travaillant à appliquer la connaissance des endroits principaux de cerveau.

« Au delà de trouver juste la condition de la conscience, ces idées pourraient améliorer des résultats thérapeutiques des gens avec des troubles de conscience, » Saalmann dit. « Nous pourrions employer ce que nous avons appris à optimiser les configurations électriques par la stimulation précise de cerveau et les gens d'aide qui sont par exemple dans un coma mettent à jour un niveau continu de conscience. »

Source:
Journal reference:

Afrasiabi, M., et al. (2021) Consciousness depends on integration between parietal cortex, striatum, and thalamus. Cell Systems. doi.org/10.1016/j.cels.2021.02.003.