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I ricercatori diUW-Madison trovano un nuovo modo per la misura accurata della coscienza

Milioni di persone sono ogni anno l'anestesia generale amministrata negli Stati Uniti da solo, ma non è sempre facile da dire se sono realmente incoscienti.

Una piccola percentuale di quei pazienti riacquista una certa consapevolezza durante le procedure mediche, ma un nuovo studio sull'attività di cervello che rappresenta la coscienza potrebbe impedire quel trauma potenziale. Può anche aiutare sia la gente nei comi che gli scienziati che lottano per definire che le parti del cervello possono reclamare per essere chiave alla mente cosciente.

Che cosa è stato indicato per 100 anni in uno stato incosciente come il sonno è queste onde lente di attività elettrica nel cervello. Ma quelli non possono essere i giusti segnali attingere. In una serie di circostanze -- con differenti droghe anestetiche, nella gente che sta soffrendo da un coma o con la lesione cerebrale o altre situazioni cliniche -- ci può essere attività ad alta frequenza pure.„

Il professor di Yuri Saalmann, di psicologia e di neuroscienza, università di Wisconsin-Madison

I ricercatori diUW-Madison hanno registrato l'attività elettrica in circa 1.000 neuroni che circondano ciascuno di 100 siti in tutto i cervelli di una coppia le scimmie al centro di ricerca nazionale del primate di Wisconsin durante i parecchi stati della coscienza: nell'ambito di anestesia farmaco-indotta, sonno leggero, veglia di riposo e suscitato da anestesia in uno stato di risveglio con stimolo elettrico di un punto in profondità nel cervello (una procedura i ricercatori descritti nel 2020).

“Con i dati attraverso le regioni multiple del cervello e gli stati differenti di coscienza, potremmo un tutti questi segni connessi tradizionalmente con la coscienza -- includendo quanto velocemente o rallenti i ritmi del cervello sono nelle aree differenti del cervello -- con la metrica più di calcolo che descrive come il complesso i segnali è e come i segnali nelle aree differenti interagiscono,„ dice Michelle Redinbaugh, un dottorando nel laboratorio di Saalman ed autore del co-cavo dello studio, pubblicato oggi nei sistemi delle cellule del giornale.

Per setacciare fuori le caratteristiche che indicano il più bene se le scimmie erano coscienti o incoscienti, i ricercatori hanno usato l'apprendimento automatico. Hanno passato il loro grande raggruppamento dei dati più ad un computer, hanno detto al computer quale stato della coscienza aveva prodotto ogni reticolo di attività di cervello e chiesto il computer quali aree del cervello e dei reticoli di attività elettrica hanno corrisposto il più forte alla coscienza.

I risultati hanno indicato a partire dalla corteccia frontale, la parte del cervello riflesso tipicamente per mantenere sicuro l'anestesia generale in pazienti umani e nella parte molto probabilmente per esibire le onde lente di attività lungamente considerate tipiche di inconsapevolezza.

“Nella clinica ora, possono mettere gli elettrodi sulla fronte del paziente,„ dice Mohsen Afrasiabi, l'altro autore principale dello studio e uno scienziato di aiuto nel laboratorio di Saalmann. “Proponiamo che la parte posteriore della testa sia un posto più importante per quegli elettrodi, perché abbiamo imparato che la parte posteriore del cervello e le aree profonde del cervello sono più premonirici dello stato della coscienza che la parte anteriore.„

E mentre sia l'attività bassa che ad alta frequenza può essere presente negli stati incoscienti, è complessità che indica il più bene una mente del risveglio.

“In uno stato anestetizzato o incosciente, quelle sonde in 100 siti differenti registrano un numero relativamente piccolo dei reticoli di attività,„ dice Saalmann, di cui il lavoro è supportato dagli istituti della sanità nazionali.

Un più grande -- o più complesso -- l'intervallo dei reticoli è stato associato con lo stato sveglio della scimmia.

“Avete bisogno di più complessità di trasferire più informazioni, che sono perché si sono riferite alla coscienza,„ Redinbaugh dite. “Se avete meno complessità attraverso queste aree importanti del cervello, non possono trasferire molte informazioni. State esaminando un cervello incosciente.„

Le misure più accurate dei pazienti che subiscono l'anestesia è un risultato possibile di nuovi risultati ed i ricercatori fa parte di una collaborazione di supporto dal National Science Foundation che lavora ad applicare la conoscenza delle aree chiave del cervello.

“Oltre appena la rilevazione dello stato della coscienza, queste idee potrebbero migliorare i risultati terapeutici dalla gente con i disordini della coscienza,„ Saalmann dice. “Potremmo usare che cosa abbiamo imparato ottimizzare i reticoli elettrici con stimolo preciso del cervello ed aiutare la gente che è per esempio in un coma mantiene un livello continuo di coscienza.„

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.