Таємничий сплеск активності мозку під час смерті досліджує межі свідомості

Таємничий сплеск активності мозку під час смерті досліджує межі свідомості

Мітка часу: 9 травня 2023 10:00
Вихідний вузол: 2641067

Ми часто думаємо про смерть як про вимикач. Одну хвилину ви там, а наступної вимкнеться світло.

Не так. Під час серцевої недостатності — однієї з найбільших медичних вбивць у світі — мозок поступово втрачає доступ до кисню в крові, але іскри активності залишаються. Далеко від останнього подиху падіння мозку в постійну втрату свідомості, науковці давно вважали, що ці електричні сигнали можуть пояснити передсмертні переживання, і ширше, свідомість.

Повідомлення про передсмертний досвід охоплюють різні віки, культури та етнічні групи. Кілька, на щастя, ожили, часто описують яскраві бачення тунелів білого світла, що пливуть поза їхніми власними тілами, або відновлюють зв’язок із покійними близькими.

Доктору Джимо Борджігіну з Медичної школи Мічиганського університету в Енн-Арборі ці «справжніші, ніж реальні» спільні випадки підказують спільну, хоча й парадоксальну, тему: замість того, щоб вимкнути електричне світло, смерть насправді викликає сплеск діяльності в мозку людини.

Нове дослідження на чолі з Борджигіним натякає на перший доказ концепції радикальної ідеї. Оскільки чотири пацієнти в коматозному стані підтримувалися апаратами життєзабезпечення, її команда виявила сплеск мозкової активності у двох із них після відміни, коли вони померли.

Патерни нейронної активності далеко не випадкові. Вмираючий мозок генерував хвилі активності гамма-діапазону, швидкі коливальні електричні хвилі, які часто асоціюються зі свідомою обробкою та думками. Команда виявила ці сигнали як у критичній «гарячій зоні», так і в інших областях мозку, які раніше були пов’язані зі свідомістю.

Щоб було зрозуміло, дуже малоймовірно, що учасники в коматозному стані прийшли до тями безпосередньо перед смертю. Навпаки, дослідження показує, що вмираючий мозок створює лебедину пісню може пояснювати усвідомлені бачення та позатілесні переживання, коли вони виникають у розумі.

«Наскільки яскравий досвід може виникнути з дисфункціонального мозку під час процесу вмирання, є парадоксом нейронауки. Доктор Борджигін очолив важливе дослідження, яке допомагає пролити світло на нейрофізіологічні механізми, що лежать в основі», сказав автор дослідження доктор Джордж Машур, директор-засновник Мічиганського центру науки про свідомість.

Смерть працює понаднормово

Свідомість буває двох видів.

Один — відкритий: людина пильна і може легко взаємодіяти із зовнішнім світом. Більш таємнича половина є прихованою. Тут людина може бути свідомою в тому сенсі, що вона усвідомлює себе та своє оточення, але не може це показати. Таке часто трапляється у людей із травмами головного мозку, такими як травма, інсульт або синдром замкнутості. Ще в 2006 році дослідження Вимірювання активності мозку за допомогою фМРТ молодої жінки, яка виглядала вегетативною, несподівано виявило, що її мозок реагував на різні когнітивні завдання, хоча її тіло не могло. Подальші дослідження використовували ЕЕГ (електроенцефалографія) для виявлення ознак свідомості у тих людей, які не реагували на них, у тому числі в коматозних і вмираючих.

Борджігін не чужий для вивчення вмираючого мозку. Ще в 2013 році її команда провела початкове дослідження на дев’яти щурах, вимірюючи їх мозкові хвилі, коли серцева недостатність взяла верх. Попередні спроби виявити нейробіологічні основи передсмертних переживань і свідомості під час процесу вмирання здебільшого зосереджувались на окремих нейрохімічних речовинах, таких як допамін та глутамат. Мало хто досліджував діяльність мозку безпосередньо в глобальному масштабі.

У цьому дослідженні команда оснастила щурів електродами для вимірювання їхніх мозкових хвиль — нейронних коливань електричної активності. Подібно до океанських хвиль, вони мають різні частоти, схожі на радіоканали. Кожна з них вільно фіксує певний психічний стан. Альфа-хвилі, наприклад, часто виникають під час розслабленого неспання. Бета-хвилі пов’язані з когнітивною обробкою під час тривоги.

Але гамма-хвилі привернули увагу Борджигіна. Ці нейронні коливання були спочатку зафіксовано у мавп як міра зорове сприйняття, навіть коли дехто ставив під сумнів їх існування. Згодом таємничі хвилі набули популярності, оскільки вони з’являлися під час швидкого сну — стадії сну, яка часто асоціюється з яскравими сновидіннями та зображеннями — і навіть відчуттям блаженства після медитація.

Після хімічної індукції зупинки серця у щурів команда виявила, що більшість частот мозкових хвиль зменшилася (відома як «потужність»). Дивно, але гамма-смуги різко зросли в потужності та стали більш синхронізованими — маркер, який часто асоціюють із станом високої свідомості, — але не обов’язково доводили, що вони були пильними чи неспаними.

Щури, очевидно, не люди. Згадайте 2022 рік, окрема команда зафіксував мозкову діяльність 87-річного чоловіка, коли він несподівано помер. Подібним чином його мозок вибухнув гамма-хвилями протягом 30 секунд, коли серце зупинилося.

Усвідомлена смерть?

Нове дослідження охопило цінний ресурс даних: записи ЕЕГ чотирьох пацієнтів у коматозному стані з малими шансами на одужання після зупинки серця. Ніхто з людей не виявляв ознак явного свідомість і покладався на машинну вентиляцію. У 2014 році їхні близькі погодилися, що їм пора піти з життя. Кожна людина була оснащена ковпачком ЕЕГ для вимірювання нервової активності, коли їх знімали з апаратів штучної вентиляції легень.

Від 30 секунд до 2 хвилин мозок двох пацієнтів переповнювався гамма-хвилями. Активність була як локалізована в області мозку — скронево-тім’яно-потиличний з’єднання, або TPO — так і поширювалася на передню частину іншої півкулі мозку.

Команда пояснила, що TPO, який часто вважається нейронним «ключовим шлюзом» для обробки візуального середовища, може бути «гарячою зоною» для того, як мозок генерує свідомість. Подібно до попередніх експериментів на тваринах, гамма-хвилі пацієнтів краще синхронізувалися в цих гарячих зонах і в різних областях мозку.

«Ці дані демонструють, що людський мозок може бути активним під час зупинки серця», — сказала команда.

Розшифровка свідомості з вмираючого мозку

Результати подібні до восьмидесятилітнього дослідження 2022 року. Але група предметів залишається невеликою, і оскільки вчені переходять від досліджень на гризунах до досліджень на людях, послідовність є ключовою.

«Чим більш узгоджені висновки ми маємо, тим більше доказів того, що це, ймовірно, механізм, який відбувається під час смерті, і якщо ми зможемо визначити це в одному місці, навіть краще», сказав Доктор Аджмал Земмар, нейрохірург з Університету охорони здоров'я Луїсвілла, який не брав участі в поточній роботі але є співавтором дослідження 2022 року.

Інші менш переконані. Для доктора Даніеля Кондзіелли з Копенгагенського університету, який не брав участі в дослідженні, результати не дивують. Оскільки для смерті від зупинки серця потрібен час, цілком імовірно, що нервова активність збивається за кілька хвилин між зупинкою серця та смертю мозку.

На думку Борджігіна, дослідження тільки починає досліджувати діяльність мозку наприкінці життя. Особливо цікаво те, що двоє людей зі сплеском гамма-хвилі мали обмежені напади епілепсії. Хоча епілепсія є розладом, що характеризується аномальною нервовою активністю, у жодного з них не було судом протягом 24 годин до дослідження.

Хоча це малоймовірно, цілком можливо, що електроди ЕЕГ, розміщені на шкірі голови пацієнтів, не зафіксували глибші напади, які викликали гамма-активність. Автори сказали, що це те, що потрібно додатково дослідити. Так само дослідження не змогло співвіднести мозкову активність із особистим досвідом пацієнтів під час їх смерті.

Іншими словами, ми ще не знаємо, чи ці хвилі підтримують або породжують передсмертний досвід. «Однак спостережувані знахідки безперечно захоплюючі та створюють нову структуру для нашого розуміння прихованої свідомості вмираючих людей», — сказав Борджигін.

На даний момент команда прагне розширити дослідження за межі чотирьох людей, щоб краще виявляти ознаки гамма-хвиль у вмираючому мозку. Але що більш важливо, ця робота «закладає основу для подальшого дослідження прихованої свідомості під час зупинки серця» і, у свою чергу, «слугує модельною системою для дослідження механізмів людської свідомості», — сказали вони.

Зображення Фото: Герд Альтман / Pixabay

Часова мітка:

Більше від Хаб сингулярності