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科学家破解意识觉知路线图
来源:中国科学报   发布者:张荐辕   日期:2015-12-14   今日/总浏览:3/1614

意识觉知的路线图已被破解。既然人们已经知道哪个大脑通路控制一个人是清醒还是无意识,便有可能将其从植物人或微意识状态中唤醒。

2007年,研究人员利用深度脑部刺激将一名男性从微意识状态中唤醒。“这非常具有标志性意义。”来自美国斯坦福大学的Jin Lee表示。这名28岁的男性在6年前的街头抢劫中遭受严重脑部创伤。在接受治疗前,他无法交流,并且无法自主控制四肢。随着医生刺激他的丘脑——向大脑周围发送信号的中央枢纽,其语言和行动能力逐渐恢复。

不过,以类似方式治疗其他人的尝试都失败了,问题在于该方法还不成熟。“深度脑部刺激是在对其如何改变大脑回路并未有太多了解的情况下进行的。”Lee介绍说。

该技术涉及将电极附着在大脑上,并利用它们刺激下方的组织。不幸的是,电极还会刺激意料之外的区域,而这意味着很难阐明人类大脑中到底正在发生什么。

“丘脑中有很多纤维和不同细胞,了解大脑中正在发生什么很困难。”Lee表示,“因此,我们想阐明这种机制。”

Lee及其团队利用一种被称为光遗传学的工具刺激了小鼠丘脑中特定细胞群。这意味着将光敏基因插入细胞中,以便它们能被光激活。这使研究人员能在完全掌控正在发生的事情的同时,以类似于深度脑部刺激的方式刺激大脑。他们发现,用10赫兹频率激活丘脑中的兴奋细胞,会使老鼠失去意识;用40~100赫兹刺激它们,会使其再次醒来。

这令人困惑——刺激相同细胞为何导致如此巨大的差异?为此,该团队利用功能性磁共振成像研究了大脑中其他地方正在发生的事情。他们发现,高频率刺激导致大脑皮层被广泛激活,而这反过来唤醒了老鼠。低频率刺激减弱了这种激活,使这些动物失去意识。

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