[es] - Returning from oblivion: imaging the neural core of consciousness

Ivan Dimkovic

Administrator
Član broj: 13
Poruke: 16687
*.dip.t-dialin.net.

+7173 Profil

Returning from oblivion: imaging the neural core of consciousness

^{09.06.2012. u 14:58 - pre 144 meseci}

Vrlo zanimljivo istrazivanje objavljeno u aprilu:

http://www.jneurosci.org/content/32/14/4935.full.pdf+html

Grupa naucnika iz Finske je analizirala neuralnu aktivnost u mozgu u momentima gubljenja i vracanja svesti u toku / posle anestezije uz pomoc PET skena.

Ideja istrazivanja je da se identifikuju centri u mozgu zaduzeni za najprimitivniji nivo svesti koji je karakteristican za kratak period posle opadanja koncentracije anestetika ispod nivoa neophodnog za potiskivanje svesti. Ljudi koji su imali operacije uz pomoc odredjenih generalnih anestetika su proziveli ovu fazu koja je licila na delirijum i secaju se kao bivanje svesnim okoline ali ne bilo sta vise od toga (bez memorije o objektima oko sebe, bez mogucnosti reakcije).

Subjekti su testirani uz pomoc 2 generalna anestetika u sirokoj upotrebi (deksmedetomidin i propofol) uz gradualno povecanje / smanjivanje doze i merenje nivoa svesti i PET skeniranie.

Interesantan rezultat istrazivanja je da su prve strukture koje se "bude" primitivni, filogenetski vrlo stari delovi mozga - mozdano stablo i talamus, sa delovima limbickog sistema (anteriorni cingulatni korteks). Neokorteks je skoro pa potpuno "ugasen" u toj fazi sto ovaj PET snimak to jako lepo pokazuje:

Iz ovoga proizilazi da je "kolo" izmedju mozdanog stabla i talamusa element zaduzen za najprimitivniju svest - i da je za dolaska u stanje pune svesnosti neophodno da primitivna svesnost prva pocne da funkcionise. Gradualno posle aktivacije ovih "primitivnih" sistema dolazi do aktivacije visih mozdanih centara u neokorteksu koje pacijenti registruju kao vracanje memorije i drugih visih mozdanih funkcija.

Osim boljeg "usmeravanja" buducih istrazivanja neophodnih komponenti za svest ovo istrazivanje takodje ukazuje na manjkavosti trenutnih sistema za merenje nivoa svesnosti u toku anestezije - merenje svesti u anesteziji se danas zasniva na merenju kortikalne aktivnosti sa pretpostavkom da je nedostatak kortikalne aktivnosti = nemanje svesnosti.

Medjutim, ovo istrazivanje ukazuje da to nije nuzno slucaj, sto mozda objasnjava pojave svesnosti u toku anestezije, koje mogu biti vrlo traumaticne za pacijenta i nisu uopste retke.

_{[Ovu poruku je menjao Ivan Dimkovic dana 09.06.2012. u 18:35 GMT+1]}

DigiCortex (ex. SpikeFun) - Cortical Neural Network Simulator:
http://www.digicortex.net/node/1 Videos: http://www.digicortex.net/node/17 Gallery: http://www.digicortex.net/node/25
PowerMonkey - Redyce CPU Power Waste and gain performance! - https://github.com/psyq321/PowerMonkey

Prikačeni fajlovi

activation.jpg - 17.96k

Odgovor na temu

maksvel

Član broj: 107376
Poruke: 2417

Jabber: maksvel
Sajt: maksvel.in.rs

+161 Profil

Re: Returning from oblivion: imaging the neural core of consciousness

^{09.06.2012. u 15:10 - pre 144 meseci}

Citat:

Interesantan rezultat istrazivanja je da su prve strukture koje se "bude" primitivni, filogenetski vrlo stari delovi mozga - mozdano stablo i talamus, sa delovima limbickog sistema (anteriorni cingulatni korteks).

Kao neki organic-BIOS :)

Odgovor na temu

Ivan Dimkovic

Administrator
Član broj: 13
Poruke: 16687
*.dip.t-dialin.net.

+7173 Profil

Re: Returning from oblivion: imaging the neural core of consciousness

^{09.06.2012. u 15:18 - pre 144 meseci}

Aha - samo nema "Press DEL to enter setup" :)

U principu, brilijantan primer kako priroda cuva ono sto radi posao - ove strukture postoje jos od vremena najprimitivnijih vertebrata sa identicnim neurotransmiterima (gradualno su evoluirale od ~550 miliona kada se pojavilo mozdano stablo do ~200-300 miliona godina kada se pojavio limbicki sistem).

Odgovor na temu

negyxo
Aleksandar Perkuchin

Član broj: 29751
Poruke: 898
*.dynamic.isp.telekom.rs.

+171 Profil

Re: Returning from oblivion: imaging the neural core of consciousness

^{09.06.2012. u 15:37 - pre 144 meseci}

Kako onda gledati na primitivnije organizme, mogli bi izvuci paralelu i reci da su svesni? Odnosno, koliko nisko moze da se ide i da se kaze da je organizam svestan?

Odgovor na temu

Ivan Dimkovic

Administrator
Član broj: 13
Poruke: 16687
*.dip.t-dialin.net.

+7173 Profil

Re: Returning from oblivion: imaging the neural core of consciousness

^{09.06.2012. u 15:56 - pre 144 meseci}

Problem je sto je "svest" jako sirok pojam koji nema jasne definicije.

Ako uzmemo za najprimitivniji nivo svesti taj koji daju najprimitivnije mozdane strukture kao sto su mozdano stablo i talamus, onda sve kicmenjake svakako mozemo smatrati "svesnim" bar u tom primitivnom smislu. Meni to uopste nije kontraverzno, posto je vec duze vremena poznato da je mozdano stablo zapravo kompletan nervni sistem u malom, za mnoge primitivne zivotinje dovoljan za prezivljavanje jedinke i vrste. Uzevsi u obzir da cak i primitivni kicmenjaci imaju siroku mobilnost i neophodne kompleksne akcije za izbegavanje neprijatelja, imanje primitivne svesti i primitivne memorije je velika evolutivna prednost.

Vrlo verovatno su i nizi organizmi od kicmenjaka "svesni" u jos manjoj meri - pitanje je gde to uopste staje, sto je nesto na sta je jako tesko dati odgovor posto:

a) Svakako ne mozemo pitati te organizme "da li ste svesni" :) Niti je njihovo ponasanje dovoljno kompleksno da mozemo testirati "svesnost". Komparativna analiza je isto teska posto su njihovi nervni sistemi sledili drugi evolutivni put u odnosu na kicmenjake, pa nije moguce porediti ih sa nasim CNS-om kome su pogasene "vise" strukture i to uzeti kao indikator svesti, posto je nas CNS ocigledno ograniceno svestan i bez najveceg dela visih centara

b) Jako je tesko, bar za sada, postaviti granicu (i dokazati da ona postoji) ispod koje se moze reci da nije dostupan minimum neuralne masinerije neophodan za "svesnu" percepciju sveta oko sebe

Primera radi, moguce je konstruisati opticku varku fenomenoloski slicnu Nekerovoj kocki za muvu, i snimanjem aktivnosti neurona videti da muva nasumicno menja reprezentacije onoga sto vidi u svom nervnom sistemu. Da li to znaci da je muva "svesna"? Odgovor na to je danas i dalje stvar za buduca istrazivanja.

Zanimljiv pogled na osnovne elemente svesti: http://www.scholarpedia.org/article/Self_models

Odgovor na temu

superbaka

Član broj: 5290
Poruke: 2924

+1298 Profil

Re: Returning from oblivion: imaging the neural core of consciousness

^{09.06.2012. u 17:42 - pre 144 meseci}

nista ja ovde nisam razumeo... sta su to oni novo otkrili?

Odgovor na temu

Ivan Dimkovic

Administrator
Član broj: 13
Poruke: 16687
*.dip.t-dialin.net.

+7173 Profil

Re: Returning from oblivion: imaging the neural core of consciousness

^{09.06.2012. u 18:29 - pre 144 meseci}

Fundamentalno, nije otkriveno nista novo.

Ono sto je uradjeno, medjutim, je sledece: konstrukcijom eksperimenta i koriscenjem PET skena tokom procesa ulazenja i izlazenja iz anestezije je potvrdjeno da se u procesu vracanja svesti prvo aktivira filogenetski vrlo star deo mozga, plus da su iste strukture + mali deo neokorteksa dovoljne za primitivnu svesnost.

Citat:

Most neuroimaging studies of anesthetic action assume that loss of functional activity reflects the neural correlates of consciousness (Heinke and Schwarzbauer, 2002; Alkire et al., 2008; Brown et al., 2010).

Yet, this approach lacks the ability to distinguish the consciousness-related changes from the epiphenomenal, e.g.,
drug-related, effects. Here, we used a different approach and investigated what turns back on when consciousness reemerges following anesthetic-induced unconsciousness. The structures that activated when consciousness resumed were the brainstem, the thalamus, the hypothalamus, and the ACC (Figs. 2, 4, 5). Although only limited frontal and parietal activity was observed during the ROC, an active parietal region demonstrated greater functional connectivity with the ACC (and other frontal regions) during the conscious state (Fig. 3).

These findings reveal a functional network that activates with restored consciousness to enable arousal, the subjective awareness of stimuli, and the behavioral expression of the contents of consciousness

Odgovor na temu

superbaka

Član broj: 5290
Poruke: 2924

+1298 Profil

Re: Returning from oblivion: imaging the neural core of consciousness

^{09.06.2012. u 21:55 - pre 144 meseci}

sta je sa retikularnom formacijom, gde se ona spominje?

Odgovor na temu

Ivan Dimkovic

Administrator
Član broj: 13
Poruke: 16687
*.dip.t-dialin.net.

+7173 Profil

Re: Returning from oblivion: imaging the neural core of consciousness

^{09.06.2012. u 22:19 - pre 144 meseci}

Retikularna formacija je malo zastareo naziv, koji potice iz vremena kada nukleusi mozdanog stabla nisu bili detaljno identifikovani. Sam naziv "retikularna formacija" je aludirao na nediferenciranu mrezu sa jednim zadatkom.

Danas je poznato nekoliko razlicitih mozdanih centara (svaki od njih je kompleksna mala neuronska mreza) koji su zaduzeni za odrzavanje i kontrolu budnosti i koji se kolektivno zovu retikularni aktivacioni sistem, ciji je jedan deo tradicionalna retikularna formacija koja se zapravo sastoji od skupine razlicitih nukleusa sa vrlo razlicitom citoarhitekturom i projekcijama.

PET tehnika nije dovoljno precizna da tacno identifikuje koji su nukleusi mozdanog stabla tacno aktivni, ali mozemo slobodno pretpostaviti da su sasvim sigurno ukljuceni nukleusi koji spadaju u retikularnu formaciju (i retikularni aktivacioni sistem).

Zapravo, retikularna formacija (tj. nukleusi koji spadaju u istu) i ostatak retikularnog aktivacionog sistema se predominantno nalaze u srednjem mozgu (retikularna formacija, mezencefalicki nukleus), talamusu (talamicki intralaminarni nukleus), hipotalamusu i tegmentumu (vise detalja na linku na pocetku posta).

Svi ti centri se nalaze u regionu srednjeg mozga i talamusa i voxeli gde se oni nalaze "svetle" na PET snimku.

+ ako se uzmu u obzir rezultati vise-decenijskih eksperimenata koji retikularni aktivacioni sistem cine preduslovom za svesnost, vrlo verovatno je upravo to sto se vidi na slici zapravo retikularni aktivacioni sistem koji se pali. Na zalost, kao sto rekoh, PET sken ne moze 100% pouzdano to reci posto je taj deo mozga nabijen raznim malim i razlicitim neuralnim mrezama sa vrlo razlicitim ulogama.

Ono sto nije bilo sigurno je da je ovaj deo mozga sa vrlo malim ostrvima u neokorteksu dovoljan preduslov za bazicnu svest kod coveka.

To je ovaj rad pokazao.

PS: Ovde: http://www.scholarpedia.org/ar...em_reticular_activating_system mozete procitati i istorijat istrazivanja retikularnog aktivacionog sistema i kljucne momente koji su produbili nasa znanja o ovom sistemu, od 1836 do 1999.

Odgovor na temu

superbaka

Član broj: 5290
Poruke: 2924

+1298 Profil

Re: Returning from oblivion: imaging the neural core of consciousness

^{10.06.2012. u 07:17 - pre 144 meseci}

ok, ali ja sam jos '97. ucio na faksu da retikularna formacija, odnosno RAC, pokrece mehanizme budnosti i sna, da je taj deo filogenetski veoma star, da je radjeno pracenje aktivnosti i stimulacija tog dela u cilju pracenja uticaja na budjenje itd... kazem, tada sam ucio, ko zna koliko dugo je to vec poznato... svi ti filogentski stari delovi mozga su, grubo receno, jako autonomni, tako da im neokorteks bas i nije 'neophodan za rad' u mehanickom smislu, vec mu vise dodje kao kontrolna nadogradnja... niko nije ni sumnjao da taj kratkotrajni momenat "bazicne svesti" postoji, od trenutka kada se aktivira retikularna, do trenutka kada ona aktivira veci deo korteksa... i dobro, eto, ovaj eksperiment je to dokazao :) kao da su dokazali da na nekoj xy planeti van suncevog sistema nema uslova za zivot ljudi, sto svako moze da skonta kad je pogleda, ali mora da posalje sondu da dokaze :)

meni bi znacajno vece otkrice bilo nesto drugo... po meni, evolucijski nadolazeci korteks je vremenom preuzimao deo funkcija starijih struktura, i to u toj meri da te starije strukture nikako ne bi mogle da obavljaju autonomno svoje funkcije, kada bi u nekom eksperimentu uspeli da potpuno iskljuce kontakt korteksa sa njima... hocu reci, covek i da hoce da se "vrati na svest" primitivnih kicmenjaka, ne moze, tako da ta bazicna svest ne moze da se uporedjuje sa svescu primitivnijih bica...

Odgovor na temu

Ivan Dimkovic

Administrator
Član broj: 13
Poruke: 16687
*.dip.t-dialin.net.

+7173 Profil

Re: Returning from oblivion: imaging the neural core of consciousness

^{10.06.2012. u 11:12 - pre 144 meseci}

Takav eksperiment na zalost nije moguc zato sto je nemoguce ukloniti uticaj neokorteksa bez nepovratnih efekata - neophodna stvar za bilo kakvo testiranje na ljudima. Mozda farmakoloski uz pomoc vrlo preciznog dostavljanja anestetickih agenata ali zbog povezane vaskulature to deluje kao totalni SF. Eventualno kada nanotehnologije uznapreduju i omoguce neku revolucionarno novu metodu dostavljanja farmakoloskih agenata (sto je u slucaju mozga jos kompleksnije zbog barijere koju treba premostiti sa takvim hipotetickim nano-uredjajima).

Svi dosadasnji eksperimenti tog tipa se obicno izvode na standardnim vecim lab. zivotinjama i nepovratne su prirode, posto se baziraju na transekciji. Tako da su beskorisni za ovaj konkretan problem iz vise razloga (em je u pitanju zivotinja, em je u pitanju nepovratna procedura koja je fatalna za zivotinju na zalost). Doduse, uz pomoc ovakvih eksperimenata je utvrdjeno pre vise decenija koji su delovi mozdanog stabla vitalni za aktivnost neokorteksa.

Medjutim, postoji jedan slucaj, na zalost bolest, gde se moze videti ogranicena sposobnost za zivot bez neokorteksa i kod Homo Sapiensa:

U pitanju je anencefalija, poremecaj u razvoju fetusa koji karakterise nepotpun razvoj mozga. Kompletan neokorteks i dobar deo sub-kortikalnih struktura nisu prisutni. Sama poremecaj ne nekompatibilan sa zivotom na duze staze, cak vecina fetusa ne dozivi da se rode zivi. Oni koji se rode obicno umru za nekoliko dana, najcesce zbog komplikacija sa disanjem posto mozdano stablo samo po sebi nije u stanju da zadovoljavajuce kontrolise disanje kod coveka.

Najduzi zivot sa anencefalijom je dozivela Beba K, u fokusu medija kao vrlo kontraverzan slucaj borbe sudova i medicinskih eksperata - od 1992 do 1995. Beba K je rodjena samo sa mozdanim stablom, zato sto je njena majka odbila savet lekara da prekine trudnocu posle otkrivanja anencefalije. Umesto abortusa, majka je insistirala na porodjaju. Beba je zivela 2.5 godine. Istini za volju, to je ukljucivalo vise poseta bolnici i prikljucivanje na ventilator (fokus borbi preko sudova je bilo sprecavanje doktora da iskljuce ventilaciju) ali se moze reci da je nesrecna beba dobar deo svog kratkog trogodisnjeg zivota provela van bolnice.

U ovom slucaju se vidi da samo mozdano stablo moze biti kompatibilno sa vrlo ogranicenim zivotom i kod Homo Sapiensa. 2.5 godine nisu 2.5 minuta.

Kakvu je svest (ako bilo kakvu) imala Beba K, to svakako nikad necemo saznati - trenutni konsenzus u medicini je da je neokorteks apsolutno neophodan za bilo kakav vid svesti, i ovo je vrlo nezgodna tema zato sto se oko te definicije bazira vise procedura gde se odlucuje o zivotu ili smrti pacijenta.

To, medjutim, ne treba da sprecava istrazivanja kao sto je rad sa pocetka time - posto nauka nikad nije ni mogla da napreduje ako je robovala trenutnim konsenzusima.

Citat:

kao da su dokazali da na nekoj xy planeti van suncevog sistema nema uslova za zivot ljudi, sto svako moze da skonta kad je pogleda, ali mora da posalje sondu da dokaze :)

Ipak, kada je nauka u pitanju dokazati sa sigurnoscu je i dalje bolje od samog pretpostavljanja :-)

Odgovor na temu