Что значит быть сознательным - это не просто философский вопрос. Исследователи продолжают изучать, как сознательный опыт возникает в результате электрохимической активности человеческого мозга. Ответ имеет важные последствия для понимания здоровья мозга - от комы, когда человек жив, но не может двигаться или реагировать на окружающую среду, до хирургической анестезии и измененных мыслительных процессов при шизофрении.

Последние исследования показывают, что в мозге нет какого-то одного места, которое вызывает сознание, что указывает на сетевой феномен. Однако проследить различные связи между областями в сетях мозга, которые приводят к осознанию и бодрствованию, пока не удается.

Новый подход с использованием функциональной МРТ - метода визуализации, который позволяет увидеть и измерить активность мозга через изменения кровотока во времени, дает новое понимание того, как мы описываем и изучаем состояния сознания.

"Сознание - сложная вещь, и его изучение похоже на решение кубика Рубика", - говорит Зируи Хуанг, доктор философии, доцент-исследователь кафедры анестезиологии медицинского факультета Мичиганского университета. "Если вы посмотрите только на одну поверхность, вы можете запутаться в том, как она устроена. Вам нужно работать над головоломкой, рассматривая все измерения".

Когда речь идет о сознании, эти измерения могут включать 1) возбудимость, то есть способность мозга бодрствовать; 2) осознание, или то, что мы на самом деле испытываем, например, красноту розы; и 3) сенсорную организацию, или то, как виды, звуки и ощущения сплетаются воедино, создавая наш цельный сознательный опыт.

Однако на протяжении десятилетий эти измерения рассматривались лишь концептуально, без привязки к активности мозга. В исследовании Хуанга, Джорджа Машура, доктора медицины, доктора философии, профессора и заведующего кафедрой анестезиологии и основателя Центра науки о сознании, и Энтони Худетца, доктора медицины, доктора философии, директора Центра науки о сознании, исследователи попытались найти эти измерения сознания в геометрии мозга.

Как правило, при исследовании изображений мозга оцениваются дискретные, четко определенные области мозга. Чтобы понять это, рассмотрим штат Колорадо на карте Соединенных Штатов. Он имеет очень четкие границы почти прямоугольной формы.

Однако границы, разделяющие Колорадо и Вайоминг, например, произвольны. Напротив, если посмотреть на топологию гор на территории Колорадо и Вайоминга, можно получить более информативное, естественное представление о регионе. В данном нейровизуализационном исследовании исследователи сделали нечто подобное: Вместо того чтобы рассматривать четко определенные области мозга, они изучили топологию или градиенты между областями мозга.

Для создания карты этих так называемых корковых градиентов сознания команда использовала данные фМРТ, полученные от участников исследования, которые были в сознании, под наркозом, в состоянии комы или с психиатрическими диагнозами, такими как шизофрения.

Затем команда смогла разложить записи из 400 различных областей мозга по градиентам и сравнить, как они менялись в зависимости от этих состояний или диагнозов. Они обнаружили три градиента коры головного мозга, которые, как оказалось, соответствуют измерениям сознания, включая возбудимость, осознанность и сенсорную организацию.

"То, что раньше отображалось только как полезная диаграмма состояний сознания, теперь может быть отображено в самом мозге", - сказал Худец, старший автор исследования.

"Наше исследование открывает новый взгляд на связь между сознанием и мозгом", - сказал Хуанг. Кроме того, он отмечает, что полученные результаты могут помочь в разработке диагностики или оценки состояния мозга для неврологических пациентов.

"Эта статья представляет собой важный вклад в науку о сознании и соответствует нашей миссии - достижению более глубокого понимания при одновременном совершенствовании клинической помощи", - сказал Машур.