Что такое сознание? Это переживание легко доступно нам внутренне, но строго определить его непросто. Нелегко бывает и просто понять, находится ли человек в сознании, например, после черепно-мозговой травмы.
Электромагнитное «эхо» мозга говорит о сохранении сознания

Доктора проверяют его реакции на звуки, прикосновения, свет, пытаются добиться вербальных сигналов, хотя бы слабых движений пальцами или веками — и все равно ошибаются. По статистике, около 40% пациентов, которых врачи считают бессознательными, впоследствии сообщают о том, что в той или иной степени сохраняли сознание.

Новый метод, предложенный итальянскими учеными из группы Марчелло Массимини (Marcello Massimini), позволяет придать ответу на этот вопрос численный характер: «степень сознания» они определяют как уровень реакции мозга на направленную электромагнитную стимуляцию. «Вы будто кричите в мозг и прислушиваетесь к эху», — поясняют нейрофизиологи.

Этот подход развивает ряд предыдущих работ, которые в поисках сознания обратились к его источнику — к мозгу. Его активность пытаются регистрировать с помощью томографов и электроэнцефалографов, чтобы затем вычленить из этого сигнала паттерны, которые могут свидетельствовать о сохранении сознательной деятельности. Эти паттерны, как считается, не локализованы в одной определенной области и охватывают многочисленные группы нейронов из разных частей мозга. Однако и это не всегда помогает: весьма похожую глобальную упорядоченную активность может демонстрировать и мозг человека, находящегося без сознания, — ярким примером тому служит мозг спящего в период парадоксального сна.

Поэтому Массимини с коллегами обратились к другому подходящему критерию сознательности. В работающем мозге, создающем непрерывную картину опыта, разные группы нейронов имеют собственные уникальные паттерны активизации: они «пульсируют» согласованно, но в определенной степени независимо друг от друга. Чтобы охарактеризовать эту согласованную работу, итальянские ученые ввели специальный «индекс сложности возмущений» (Perturbational Complexity Index, PCI) и отследили его величину при транскраниальной магнитной стимуляции мозга. Это безболезненная, неинвазивная и несложная процедура, при которой размещенная c внешней стороны черепа катушка генерирует быстро меняющееся магнитное поле, направленно стимулируя нейроны внешних слоев головного мозга на глубину до пары сантиметров.

На это воздействие нейроны реагируют возбуждением, которое вспыхивает в соответствующих областях мозга и расходится от них дальше. Именно это «эхо» итальянцы и фиксировали с помощью обычного электроэнцефалографа и после обсчета данных придавали его величине численное значение в форме индекса PCI, меняющегося в пределах от 0 до 1.

Такая система была сперва опробована на полностью здоровых (и находившихся в твердом сознании) добровольцах. Затем ученые проверили ее и на людях, пребывающих в бессознательном состоянии — находящихся во сне или под действием общей анестезии. Полученные индексы PCI для них были существенно разными: у «бессознательных» подопытных он поднимался максимум до 0,31, а у «сознательных» никогда не опускался ниже 0,44.

Наконец, авторы перешли к испытанию на настоящих пациентах — 20 больных, перенесших различные черепно-мозговые травмы. Картина повторилась: те из них, кто находился в «состоянии овоща», имели чрезвычайно низкий индекс PCI, между 0,19 и 0,31. Те, кто восстанавливался после комы и находился в той или иной степени в сознании, получили промежуточные оценки. Интересно, что двое пациентов с диагнозом «синдром запертого человека» (полная потеря контроля над мускулатурой и паралич при полной сохранности сознания и чувствительности) показывали PCI, действительно характерный для остающегося в сознании человека — 0,51 и 0,62. Установить это оказалось куда проще, чем обнаружить сознание в совершенно неподвижном теле.

По публикации ScienceNOW