Найдена биологическая подпись сознания

Нейропсихологи Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана зафиксировали в человеческом мозге электрический ритм, который присутствует только в моменты осознанного переживания — когда человек бодрствует или видит яркие сновидения в фазе быстрого сна. В периоды глубокого сна без сновидений этот сигнал полностью исчезает.

Исследователей интересовал таламус — структура, расположенная в самом центре мозга. Этот отдел работает как главный распределительный щит: он собирает сигналы из разных областей и направляет их дальше, выполняя роль внутренних ворот для восприятия и внимания. Долгое время считалось, что именно здесь кроется ключ к пониманию сознания, но проверить эту гипотезу мешала техническая сложность. Таламус залегает слишком глубоко — под слоями костей черепа, мышечной ткани и внешних отделов мозга. Стандартная электроэнцефалография, использующая датчики на поверхности головы, фиксирует только широкие сигналы из поверхностных слоёв и неспособна уловить слабые высокочастотные колебания из центральных структур.

Учёные из Мюнхена получили доступ к этим глубинам благодаря сотрудничеству с пациентами, проходящими терапию глубокой стимуляции мозга — метод лечения эпилепсии, при котором в таламус хирургическим путём вживляются электроды. Это дало исследователям редкую возможность напрямую записывать электрическую активность из центральной области работающего мозга. Полученные данные дополнили поверхностной электроэнцефалограммой, отслеживанием движений глаз и подробными дневниками сна пациентов.

Обнаруженный ритм работает в диапазоне от 20 до 45 герц. Он запускается исключительно в периоды, когда человек находится в состоянии активного сознания — бодрствует или переживает интенсивные сновидения в фазе быстрого сна, когда глаза совершают быстрые движения. В фазе медленного сна, где движения глаз отсутствуют, а сознательные переживания сильно ослаблены, этот высокочастотный ритм полностью затихает. Его место занимают медленные дельта-колебания.

Доктор Адитья Чоудхури, ведущий автор исследования, отмечает: центральный таламус активно регулирует состояния мозга. Профессор Штаудигль добавляет, что обнаруженные ритмические закономерности можно надёжно привязать к конкретным состояниям сознания — они обладают потенциалом стать измеримой биологической подписью того, осознаёт ли человек себя и мир вокруг.

Полученный сигнал представляет интерес и с клинической стороны. Европейский исследовательский совет уже выделил финансирование для дальнейшего изучения этого ритма. В перспективе он может помочь в лечении неврологических расстройств. Врачи получат объективную карту состояния сознания пациента в реальном времени — вместо того чтобы оценивать степень повреждения когнитивных сетей приблизительно, они смогут наблюдать за сигналом от 20 до 45 герц. В отдалённой перспективе этот ритм позволит программировать импланты для глубокой стимуляции мозга, которые автоматически регулируют силу электрических импульсов, восстанавливая повреждённые контуры сознания.