Возвращение сознания после черепно-мозговой травмы (ЧМТ) остается загадкой для ученых, и ее нелегко предсказать. Серия недавно опубликованных исследований, проведенных исследователями из отделения нейрохирургии Медицинской школы Возрождения в Университете Стоуни-Брук, показала, что, используя технологии для мониторинга функций мозга после ЧМТ, ученые могут лучше предсказывать, кто «проснется» после ЧМТ. TBI и какие мозговые цепи должны быть нацелены на потенциальное лечение расстройств сознания.

Люди способны к бесконечному разнообразию поведения, поэтому краткосрочное предсказание человеческого поведения невозможно. Подробно изучая пациентов с черепно-мозговой травмой , соавторы Сима Мофахам, доктор философии, доцент кафедры хирургии и кафедры электротехники и вычислительной техники, и Чарльз Микелл, доктор медицинских наук, доцент кафедры нейрохирургии, определили мозговые цепи, необходимые для непредсказуемого поведения, которое, по их мнению, является основной чертой, общей для человеческого сознания. В их исследованиях участвуют коллеги из их совместной нейрохирургической лаборатории и сотрудники на национальном уровне.

«После черепно-мозговой травмы пациенты в бессознательном и полубессознательном состоянии мало что делают, они не проявляют целенаправленного поведения, и их поведение очень предсказуемо», — говорит доктор Микелл.

Подводя итоги исследования и ситуации с пациентами с ЧМТ, д-р Мофакхэм объясняет: «Эта предсказуемость очевидна в сигналах мозга пациентов, которые мы записывали с помощью специальных электродов на скальпе и в мозге. Изучая пациентов с черепно-мозговой травмой в этом состоянии, мы определили мозговые цепи, необходимые для непредсказуемого поведения. В частности, мы обнаружили, что повреждения области мозга, называемой таламусом, приводят к «динамике аттракторов» в мозгу. «Аттракторы» — это способы описания повторяющихся действий, от которых мозгу трудно убежать. , как попытка избежать водоворота Таламус представляет собой кусок ткани мозга размером с грецкий орех, который координирует деятельность в других частях мозга.

«Для корковых сетей аттракторы ограничивают доступность различных состояний мозга и, следовательно, поведения. Мы обнаружили, что целостность таламокортикальных связей может поддерживать поведенческую и электрофизиологическую непредсказуемость, связанную с сознанием».

Первая статья, опубликованная в журнале Communications Biology , касалась использования электродов, имплантированных в мозг, для наблюдения за динамикой мозга у коматозных пациентов, когда они возвращались в сознание после черепно- мозговой травмы . Использование имплантированных (глубинных) электродов сделало данное исследование первым в своем роде и открыло новое окно в динамику мозга после травмы у коматозных пациентов. Они оценили пять пациентов в уникальном исследовании, которое сочетало запись мозговых волн с визуализацией мозга, пытаясь понять, как повреждение таламуса влияет на функцию коры.

Их основной вывод заключался в том, что таламус способствует формированию корковых ансамблей, необходимых для восстановления когнитивной функции и сознания. Это наблюдение подтверждает точку зрения, что таламический вход в кору обеспечивает богатую корковую динамику, связанную с сознанием.

В статье, опубликованной в Progress in Neurobiology, Drs. Mofakham, Mikell и их коллеги обнаружили у другой когорты пациентов (n = 15), что количество корковых состояний ограничено, а мозговая активность предсказуема у пациентов с повреждениями таламуса и его проекций на кору. Они обнаружили, что отказ от таламического входа приводит к состоянию коркового аттрактора с ограниченным числом доступных состояний, что приводит к ограниченному поведению.

Они пишут, что «результаты соответствуют новому взгляду на таламус: таламус — это не просто релейный центр, но он может динамически контролировать распределенную адаптивную динамику внутри и между кортикальными сетями для поддержки текущей когнитивной задачи. Поддержка нескольких отчетов. эту точку зрения и определяют новую роль таламуса, в частности таламических ядер более высокого порядка, таких как медиодорсальное ядро, как регулятора связности».

Исследования, опубликованные в журнале Frontiers in Neurology, показали, что люди с травмами таламуса и медиодорсального ядра с меньшей вероятностью восстанавливают содержание сознания. Это исследование включало анализ 25 пациентов после тяжелой ЧМТ. Они исследовали, связана ли целостность таламо-префронтальных цепей, оцениваемая с помощью диффузионно-тензорной визуализации, с возвращением целенаправленного поведения.

Некоторые пациенты выздоравливали, а некоторые нет, и более половины вернулись в состояние, когда они могли выполнять команды или участвовать в другом целенаправленном поведении. Все данные исследователей, полученные в результате визуализации и тестирования пациентов, подтверждают, что неповрежденная таламо-префронтальная связь необходима для возвращения к целенаправленному поведению.

В целом, исследователи предоставили путь к лучшему пониманию мозга и восстановления после ЧМТ.