Stell dir vor, du bist bei der Arbeit: Sie sind konzentriert auf eine Aufgabe, wenn plötzlich dein Geist beginnt zu Wandern, um die Gedanken wieder Wochenende—das heißt, bis Sie fangen Ihren Chef zu Fuß, indem Sie aus dem Augenwinkel. Dieses hin und her im Bewusstsein geschieht ganz natürlich und automatisch und ist das Ergebnis der zwei Zustände des Gehirns: die Rücken-Aufmerksamkeit-Netzwerk (DAT), die dem entspricht, was mit unserem Bewusstsein für die Umwelt um uns herum und das default-mode Netzwerk (DMN), das entspricht mit Fokus nach innen, auf uns selbst.
Gehirn-Forscher betrachten diese Staaten zu anti-korreliert, d.h., wenn eine aktiv, die andere wird unterdrückt. Michigan Medizin Forscher Bewusstseins Beweis zur Verfügung gestellt haben dieses Phänomen mit Hilfe der fMRT und veranschaulichen, mit Hilfe einer einzigartigen Methode, die sich ständig verändernden Natur des Gehirns, auch wenn Sie unter Betäubung oder sonst nicht mehr reagiert.
Wissenschaftler haben vermutet, dass die DAT-und die DMN sind die höheren Hirnfunktionen, die mit dem Bewusstsein verbunden ist, und dass Sie unterdrückt werden, während Unbewusste Staaten. Aber Studien, die diese Staaten verlassen sich auf Methoden, die nicht in der Lage gewesen, um endgültig zeigen, dass Sie sind anti-korreliert.
Das Forschungsteam, geführt von Zirui Huang, Ph. D., ein Forschungs-Ermittler in U-M-Abteilung für Anästhesiologie, verwendet common betäubenden Drogen, um zu sehen, was passiert, auf diese zwei wichtigen Gehirn-Netzwerke. „Wir wollten ermitteln, welche Netzwerke sind in Bezug auf Bewusstsein,“ sagt Huang. „Durch die Unterdrückung von Bewusstsein, das wir entwickelt ein besseres Gespür dafür, welche Netzwerke sind wichtig für das Bewusstsein durch den Prozess der Beseitigung.“
Die meisten früheren Studien haben diese Netzwerke stützten sich auf fMRI-Daten gemittelt über mehrere Minuten.
„Aber wir wissen, das Gehirn verändert Sekunde zu Sekunde mit verschiedenen Netzwerken engagiert in der Zusammenarbeit“, sagt Anthony Hudetz, DMB, Ph. D., Professor für Anästhesiologie und Direktor des Center for Consciousness Science und senior-Autor auf dem Papier. „Zeitliche Mittelwertbildung kann verpassen die eigentliche Dynamik des Gehirns und was liegt allem zugrunde, was das Gehirn tut, aus unserem denken, unserer Fantasie.“
Die Studie team-Ansatz, die zweite durch das zweite Bild der Aktivität des Gehirns, vermeidet eine umstrittene Technologie, dem so genannten globalen signal-regression, die verwendet wird, um Lärm zu reduzieren von fMRI-Daten in den meisten anderen Studien dieses Typs.
Für Ihre Studie, das team im Vergleich zu 98 Teilnehmer, die wach waren, leicht in der Regel sediert oder narkotisiert sind, sowie Patienten mit Erkrankungen des Gehirns des Bewusstseins zu analysieren Aktivitätsmuster im Gehirn von Sekunde zu Sekunde. Mithilfe von machine-learning -, entdeckten Sie acht primären funktionalen Netzwerke der Aktivität des Gehirns: die oben genannten DAT-und DMN, das frontoparietale Netzwerk (eingebunden in eine höhere Ebene der Verarbeitung), sensorische und Motorische Netzwerk (beteiligt in der Empfindung und Bewegung), visuelle Netzwerk (beteiligt in Sicht ist), ventral-Aufmerksamkeit-Netzwerk (beteiligt an Aufmerksamkeit in Bezug auf bedeutsame stimuli), und das Globale Netzwerk der Aktivierung und Deaktivierung (Aktivität des gesamten Gehirns selbst).
Das team zeigte, dass das Gehirn sehr schnell übergänge von einem Netzwerk zu einem anderen in regelmäßigen mustern. Der übergang Trajektorien bilden eine ‚zeitliche circuit‘, wo das bewusste Gehirn dynamisch-Zyklen durch eine strukturierte Muster von Staaten über die Zeit. Bei Patienten unter Sedierung und bei Patienten mit Erkrankungen des Gehirns, übergänge an den DAT und DMN, höheren Ordnung, die Funktionsweise des Gehirns, erheblich reduziert wurde. Sie fanden auch, dass die Muster der übergänge zwischen den Netzen hängt davon ab, wie das Subjekt bewusstlos war. „Zum Beispiel, unter Ketamin, neben der visuellen und ventralen Aufmerksamkeit Netzwerk, gibt es eine erhöhte Anzahl von übergängen, die auf die Globale Aktivierung und Deaktivierung Netzwerke, die sich im Zusammenhang mit psychiatrischen Symptomen, wie Halluzinationen,“ sagt Huang.
Am wichtigsten ist jedoch, die anti-korreliert DAT und DMN wurden im wesentlichen isoliert von der zeitlichen Schaltung der Netze, wenn die Patienten waren nicht mehr reagiert (und vermutlich unbewussten) unabhängig von dem Pfad, bekam Sie es (Drogen oder eine Verletzung).
Huang hofft, nächste identifizieren, wie das Gehirn regelt diese von moment zu moment ändert sich von einem Netzwerk zum anderen.
„Stellen wir ein neues Bild des Gehirns, das ändert sich dynamisch durch eine zeitliche Schaltung. Diese strukturierte Muster der Gehirn-Veränderungen sind wichtig für das Bewusstsein.“