Нейробиологи впервые наблюдали, как в глубине мозга активируется сознание

Недавние наблюдения нейробиологов показали, что структуры мозга активизируются, когда он осознает собственные мысли, что указывает на переход в состояние осознанного восприятия.

Мозг постоянно подвергается воздействию разнообразных стимулов, однако только некоторые из них, такие как вкус шоколада или звук знакомого голоса, становятся осознанными. Исследователи уже давно установили, что кора головного мозга играет ключевую роль в осознании. Однако более глубокие структуры мозга остаются труднодоступными для изучения, и их исследование могло бы помочь в расширении теорий о сознании.

Нейробиологи из Пекинского нормального университета стали первыми, кто наблюдал активацию глубоких структур мозга во время осознания мыслей. Исследование было опубликовано в журнале Science.

«Область изучения сознания подвергается критике и скептицизму, поскольку это явление крайне сложно исследовать», — отмечает Лиад Мудрик, нейробиолог из Тель-Авивского университета, не принимавшая участие в исследовании. По ее словам, ранее сознание ускользало от ученых, однако теперь они используют более систематические подходы для его изучения.



В ходе исследования нейробиолог Минша Чжан сконцентрировался на таламусе, который находится в центре мозга и играет важную роль в обработке сенсорной информации и рабочей памяти, а также связан с осознанием.

Участники эксперимента, страдающие от сильных головных болей, проходили терапию, во время которой в их таламус были введены тонкие электроды. Это дало возможность Чжану и его команде изучить сигналы мозга и проанализировать уровень осознанного восприятия.

Им было предложено двигать глазами в зависимости от того, замечали ли они вспышку значка на экране. Этот значок был специально сконструирован так, что его появление осознавалось лишь в половине случаев.

Во время выполнения заданий исследователи фиксировали нейронную активность в разных областях мозга, включая таламус и кору. Это стало первым случаем, когда такие записи были сделаны у людей в контексте науки о сознании. Эксперимент позволил команде проанализировать временные различия в нейронной активности между различными областями при осознанном восприятии.

Привратник

Интраламинарные и медиальные ядра таламуса (imTha) играют ведущую роль в осознанном восприятии человека. Связанная с сознанием нейронная активность в imTha возникает раньше и сильнее, чем в вентральных ядрах (vTha) и префронтальной коре (PFC), а связанная с сознанием информация первоначально поступает из imTha в PFC во время зарождения осознанного восприятия человека.https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr3675


Когда участники эксперимента осознавали появление значка, их нейронная активность в таламусе и префронтальной коре значительно отличалась от таковой, когда они этого не осознавали. В моменты осознания активность была более выраженной и возникала раньше в таламусе, чем в коре, что указывает на координацию между двумя регионами. Это свидетельствует о том, что таламус может выполнять роль фильтра, контролируя, какие мысли доходят до сознания, а какие нет, считает Мак Шайн, системный нейробиолог из Сиднейского университета.

Ранее проведенные исследования на животных подтверждают эти выводы. В статье 2020 года ученые использовали магнитные поля, чтобы слегка смещать усы мышей, что позволяло им осознавать это движение в половине случаев. Животных обучали реагировать на это движение, и исследователи обнаружили, что активированные нейроны в коре мозга проецировались на более глубокие области, включая таламус.

Новое исследование представляет собой «одно из самых всесторонних и детальных изучений роли таламуса в сознании», замечает Мудрик. Однако остаётся вопрос: действительно ли задача захватывает активность нейронов, связанную с сознательным опытом, или же она лишь отслеживает внимание к стимулу, который не обязательно воспринимается осознанно, добавляет она.