Hjärnavbildningsforskning avslöjar kopplingar som är avgörande för människans medvetande

I en artikel med titeln "Multimodal MRI avslöjar hjärnstammens kopplingar som stöder vakenhet i mänskligt medvetande", publicerad i tidskriften Science Translational Medicine, skapade ett team av forskare från Massachusetts General Hospital och Children's Hospital Boston en konnektivitetskarta över ett hjärnnätverk som de anser är avgörande för mänskligt medvetande.

Studien omfattade högupplösta skanningar som gjorde det möjligt för forskarna att visualisera hjärnans kopplingar med submillimeters spatial upplösning. Detta tekniska framsteg gjorde det möjligt för dem att identifiera tidigare oupptäckta vägar som förbinder hjärnstammen, talamus, hypotalamus, basal framhjärnan och hjärnbarken.

Tillsammans bildar dessa signalvägar det "standardiserade stigande aktiveringsnätverket" som upprätthåller vakenhet i vila hos medvetna människor. Konceptet med "standardnätverket" bygger på idén att vissa nätverk i hjärnan är mest funktionellt aktiva när hjärnan är i vila, medan andra nätverk är mer aktiva när hjärnan utför målinriktade uppgifter.

För att undersöka de funktionella egenskaperna hos detta standardnätverk i hjärnan analyserade forskarna funktionella MRI-data från vilotillstånd med 7 Tesla-teslaer från Human Connectome Project. Dessa analyser avslöjade funktionella kopplingar mellan det subkortikala standardnätverket för stigande aktivering och det kortikala standardnätverket som medierar självkännedom i vila.

Kompletterande strukturella och funktionella konnektivitetskartor ger en neuroanatomisk grund för integrationen av vakenhet och medvetenhet i det mänskliga medvetandet. Forskarna har publicerat fMRI-data, hjärnkartläggningstekniker och en ny Harvard Atlas of the Ascending Activation Network för att stödja framtida ansträngningar att kartlägga det mänskliga medvetandets konnektivitet.

"Vårt mål var att kartlägga det mänskliga hjärnnätverket som är avgörande för medvetandet och ge kliniker bättre verktyg för att upptäcka, förutsäga och främja återhämtning av medvetandet hos patienter med allvarlig traumatisk hjärnskada", förklarar huvudförfattaren Dr. Brian Edlow, meddirektör för Massachusetts General Hospital Neuroscience Center, biträdande direktör för Center for Neurotechnology and Neurorestoration (CNTR) vid Massachusetts General Hospital, docent i neurologi vid Harvard Medical School och Chen Research Fellow vid Massachusetts General Hospital 2023-2028.

Dr. Edlow förklarar: ”Våra resultat om konnektivitet tyder på att stimulering av de dopaminerga vägarna i det ventrala tegmentala området har potential att hjälpa patienter att komma ur koma, eftersom detta nav är kopplat till många hjärnregioner som är avgörande för medvetandet.”

Seniorförfattaren Dr. Hannah Kinney, professor emeritus vid Children's Hospital Boston och Harvard Medical School, tillägger att "de mänskliga hjärnkopplingar som vi identifierade kan användas som en färdplan för att bättre förstå ett brett spektrum av neurologiska störningar i samband med förändrat medvetande, från koma till anfall och plötslig spädbarnsdöd (SIDS)."

Författarna genomför för närvarande kliniska prövningar för att stimulera det standardiserade ascending-aktiverande nätverket hos patienter med koma efter traumatisk hjärnskada i syfte att återaktivera nätverket och återställa medvetandet.