Vědci našli v mozku „hlavní vypínač“ vědomí: Skrytý rytmus odhaluje bdělost i intenzivní sny

Vědci z LMU (Ludwig-Maximilians-Universität) v Mnichově odhalili skrytý biofyziologický rytmus hluboko v lidském středním mozku, který kóduje aktivní stavy vědomí.

Vědci z LMU (Ludwig-Maximilians-Universität) v Mnichově odhalili skrytý biofyziologický rytmus hluboko v lidském středním mozku, který kóduje aktivní stavy vědomí. Tento objev, publikovaný v časopise Nature Human Behaviour, dokumentuje dosud neznámý rychlý vzorec aktivity operující v lidském thalamu, který je považován za centrální bránu mozku pro vnímání a pozornost.

Thalamus je hluboko uložená struktura v absolutním středu mozku, fungující jako hlavní přepojovací stanice, která shromažďuje a směruje signály napříč různými kortikálními sítěmi. Hraje zásadní roli při udržování vědomého uvědomění. Tým pod vedením profesora Tobiase Staudigla a PD Dr. Elisabeth Kaufmann objevil rychlou thalamickou oscilaci pulzující přesně ve frekvenčním rozsahu 20 až 45 Hertzů (Hz). Tento mikro-rytm funguje jako absolutní biologický podpis vědomého uvědomění.

Oscilace se spouští výhradně během vědomých hodin bdění a intenzivního REM spánku, který je fází spánku s rychlými pohyby očí a živými sny. Zcela mizí během nevědomých cyklů non-REM spánku, kdy se pohyby očí zastavují a vědomá zkušenost je výrazně potlačena. Během těchto období sníženého vědomí rytmus 20–45 Hz v thalamu zcela utichá a je nahrazen pomalými delta mozkovými oscilacemi. Zajímavé je, že REM spánek, i když je tělo paralyzováno, je intenzivním a hyperaktivním stavem vědomí, kdy mysl aktivně generuje živé zážitky. Thalamus tak zpracovává aktivní bdělý život a aktivní snový život jako téměř identické úkoly.

Záznamy z hlubokých mozkových struktur jsou pomocí standardních povrchových EEG notoricky obtížné. Proto vědci spolupracovali s pacienty s epilepsií, kteří podstupovali terapii hluboké mozkové stimulace. Využitím chirurgicky implantovaných elektrod přímo do centrálního thalamu získali vzácnou a přesnou možnost zaznamenávat přímé lokální potenciály. Pro zajištění diagnostické přesnosti vedoucí autor Dr. Aditya Chowdhury zkombinoval tyto přímé záznamy z hlubokého thalamu s externími povrchovými EEG, nepřetržitým sledováním pohybu očí a podrobnými záznamy spánku pacientů. To týmu umožnilo sledovat, jak se frekvence středního mozku mění v různých stavech vědomí.

Charakterizace tohoto podpisu otevírá klinické možnosti pro optimalizaci stávajících terapií hluboké mozkové stimulace. Díky nově přidělenému financování od Evropské výzkumné rady laboratoř LMU pokračuje ve využívání tohoto thalamického rytmu k mapování, monitorování a léčbě řady komplexních neurologických poruch. V budoucnu by lékaři mohli tento signál využít k programování chytrých, reagujících implantátů pro hlubokou mozkovou stimulaci, které by automaticky upravovaly elektrické pulzy k nápravě poškozených vědomých smyček. Poskytuje objektivní, v reálném čase biologickou mapu přesného stavu vědomí pacienta.