Dauerhafte Fragen darüber, welcher Teil des Gehirns dabei hilft, dieses Gefühl des „Wachseins“ hervorzurufen, wurden dank atemberaubend detaillierter neuer Gehirnbilder beantwortet.
Die neuen hochauflösenden Gehirnscans der Forscher ermöglichten es ihnen, Gehirnverbindungen auf einer granularen „Submillimeter“-Ebene zu erkennen – also bis zu winzigen 3/100 Zoll.
Die Bilder wurden dann verwendet, um ein neuronales Netzwerk bisher nicht sichtbarer Bahnen im Gehirn abzubilden, das als „Standard-aufsteigendes Erregungsnetzwerk“ oder dAAN bezeichnet wird und von dem sie jetzt theoretisieren, dass es sich um die Kernregion handelt, die Menschen dabei hilft, das Wachbewusstsein aufrechtzuerhalten.
In den letzten Jahren haben die Neurowissenschaftler, die sich mit dem Bewusstsein befassen, dieses seltsame Geheimnis, wie das menschliche Gehirn sich seiner selbst bewusst ist, in zwei Unterkategorien unterteilt: „Erregung“ (Wachheit) und „Bewusstsein“ (die subjektive Erfahrung des Lebens).
Die Forscher hoffen, dass ihre Arbeit zur Erforschung dieses dAAN-Signalwegs dazu beitragen wird, neue Behandlungen für Patienten mit Koma oder anderen Erkrankungen zu entwickeln, die vom Wachzustand abhängen.
Die neuen hochauflösenden Gehirnscans der Forscher (oben) ermöglichten es ihnen, Gehirnverbindungen auf einer granularen „Submillimeter“-Ebene zu sehen – also bis zu einem winzigen 3/100stel Zoll
Die von ihnen kartierten Regionen konzentrierten sich um die Basis des Gehirns, wo es mit der Wirbelsäule verbunden ist: einschließlich Hirnstamm, Thalamus, Hypothalamus, basalem Vorderhirn und Großhirnrinde
„Unser Ziel war es, ein menschliches Gehirnnetzwerk abzubilden, das für das Bewusstsein von entscheidender Bedeutung ist“, sagte Hauptautor Dr. Brian Edlow, „um Klinikern bessere Werkzeuge zur Erkennung, Vorhersage und Förderung der Wiederherstellung des Bewusstseins bei Patienten mit schweren Hirnverletzungen an die Hand zu geben.“
Dr. Edlows Kollegin und leitende Autorin der neuen Studie, Dr. Hannah Kinney, erklärte, dass „eine breite Palette neurologischer Störungen“, die mit veränderten Bewusstseinszuständen einhergehen, ebenfalls von der neuen Forschung profitieren könnten.
Dr. Kinney, emeritierter Professor an der Harvard Medical School und dem Boston Children’s Hospital, stellte fest, dass die neuen neuronalen Karten eines Tages auch Patienten helfen könnten, die mit Anfällen und dem plötzlichen Kindstod zurechtkommen, sowie solchen, die sich aus dem Koma erholen.
Dr. Nicholas Schiff, Professor für Neurologie und Neurowissenschaften an der Weill Cornell Medicine – der nicht an der neuen Forschung beteiligt war – sagte gegenüber WordsSideKick.com, dass die neuronale Kartierung des Teams eine beeindruckende neue Errungenschaft sei.
„Es ist eine wunderschöne Studie“, sagte Dr. Schiff. „Es ist eine Karte von allem.“
Oben ein MRT-Scan der Hauptknoten des menschlichen Gehirns, von denen die Autoren der neuen Studie behaupten, dass sie der Schlüssel dazu sind, den Menschen wach zu halten. Die Knoten wurden für ihre neuronale Abbildung farblich gekennzeichnet
Die Autoren der Studie hoffen, dass ihre Arbeit zur Erforschung der „Wachheits“-Pfade des bewussten Gehirns dazu beitragen wird, neue Behandlungsmethoden für Komapatienten und solche, die mit Anfällen zu kämpfen haben, zu entwickeln
Mithilfe einer Technik namens „Ex-vivo-Magnetresonanztomographie“ (MRT), einer langsameren Form der MRT-Untersuchung, die an totem oder chirurgisch entferntem Gewebe durchgeführt wird, konnten die Forscher detaillierte Bilder der mit dem Bewusstsein verbundenen dAAN-Signalwege aufnehmen.
Die von ihnen kartierten Regionen waren alle eng um das Zentrum oder die Basis des Gehirns zentriert, nahe der Stelle, an der es mit der Wirbelsäule verbunden ist: einschließlich Hirnstamm, Thalamus, Hypothalamus, basalem Vorderhirn und Großhirnrinde.
Dr. Kinney, Dr. Edlow und ihr Team überprüften diese Arbeit dann noch einmal anhand sogenannter „in vivo 7-Tesla-Funktions-MRT-Daten im Ruhezustand“, die sicher von lebenden Patienten gesammelt worden waren, die sich freiwillig für das Human Connectome Project gemeldet hatten .
Basierend auf ihrer Kartierungsarbeit glauben die Forscher, wie sie in ihrer neuen Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Science Translational Medicine schreiben, dass der ventrale tegmentale Bereich (VTA) im Mittelhirn eine Schlüsselregion für Behandlungen zur Unterstützung des Wachzustands sein wird.
Es ist bekannt, dass die VTA der Ursprung einer Reihe von Nervenfasern ist, die Dopamin produzieren, das Hormon, das an der „Belohnung“ des Gehirns und Glück beteiligt ist.
„Unsere Konnektivitätsergebnisse deuten darauf hin, dass die Stimulation der dopaminergen Bahnen im ventralen Tegmentalbereich das Potenzial hat, Patienten bei der Genesung aus dem Koma zu helfen“, sagte Dr. Edlow in einer Erklärung.
„Dieser Knotenpunkt ist mit vielen Regionen des Gehirns verbunden, die für das Bewusstsein von entscheidender Bedeutung sind“, betonte er.
Dr. Edlow, stellvertretender Direktor des Center for Neurotechnology and Neurorecovery (CNTR) am Mass General in Boston und außerordentlicher Professor für Neurologie an der Harvard Medical School, sagte, er hoffe, weiterhin detailliertere neuronale Karten bereitstellen zu können, um Patienten zu helfen erlitt einen Bewusstseinsverlust.
„Wir stellen uns vor, dass diese Konnektivitätskarten es uns ermöglichen werden, für jedes einzelne Individuum die Kombination von Verbindungen zusammenzusetzen, die notwendig und ausreichend sind, um das Bewusstsein wiederherzustellen“, sagte er.