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意识如何在睡眠或麻醉等状态下丧失的现象仍然是一个谜。研究全身麻醉诱导的意识丧失（LOC）为研究提供了一条有前途的途径，因为它提供的实验控制的稳健性及其在医疗保健中的关键作用。麻醉诱导的无意识（AIU）通常从快速作用麻醉剂的给药开始，迅速导致LOC，这种状态可以通过改变麻醉剂的剂量来调节或维持。虽然不同麻醉剂的分子和细胞效应通常很清楚，但AIU在系统水平的神经机制，尤其是在LOC过渡期间，仍然难以捉摸。2024年9月9日，宾夕法尼亚州立大学的 Nanyin Zhan博士与 Xiaoai Chen博士及研究团队在Advanced Science（IF=14.3）上发表了题为“Sequential Deactivation Across the Hippocampus-Thalamus-mPFC Pathway During Loss of Consciousness”的文章，研究表明从清醒状态到无意识状态的转变长期以来一直引起科学家和哲学家的兴趣，但它是如何发生的仍然是一个谜。研究通过对大鼠的研究，确定了因麻醉而失去意识的确切时刻，绘制了该时刻不同大脑区域发生的情况。利用同时进行的电生理学-静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）记录，研究了意识丧失（LOC）期间的大脑活动时空动态。首先发现，行为确定的LOC时间与低频局部场电位（LFP）功率增加的起始时间非常吻合，这与先前的文献一致，表明在LOC之后皮质电生理学中的慢波动迅速增加。利用这一电生理学标志的LOC，识别出在海马、丘脑和内侧前额叶皮质（mPFC）周围LOC发生时依次出现的短暂失活的时间模式。相反，mPFC以外的其他皮质区域的BOLD活动在LOC之后显示逐渐增加，最终在持续的无意识状态下达到高于基线的平稳状态，这表明mPFC以外的皮质活动的改变可能是LOC的结果，而不是LOC的原因。图1 在分级剂量的异丙酚期间同时记录电生理学和 fMRI 信号此外，研究注意到在LOC之前海马、丘脑和皮质的BOLD同步活动增加，而在LOC之后减少。这些发现揭示了动物从有意识到无意识过渡时出现的大脑活动的顺序级联，为理解LOC背后的系统级神经机制提供了关键见解。同时进行的电生理学-fMRI记录在研究中发挥了关键作用。虽然普遍认为LOC以突然的行为变化和各种神经生理学变化为特征，但这一快速过程中的全脑活动/连接性变化仍然难以捉摸。图2 同时发生低频 LFP 功率增加和扶正反射 （LORR） 丧失为了阐明这些变化，同时进行的电生理学-fMRI方法提供了出色的能力。电生理学记录具有高时间分辨率，能够精确确定LOC的时机，而fMRI提供了高空间分辨率和全脑视野，有助于绘制与LOC同步的全脑活动/连接性变化。尽管存在技术挑战，但研究已成功地在最近的研究中采用了这种方法。这种能力能够在未来全面探索LOC期间的全脑动态。图3 电生理学知情 LOC 周围 BOLD 信号强度的变化总之，研究确定了从有意识到无意识过渡期间在海马、丘脑和mPFC中展开的大脑活动序列。研究发现不仅重申了这三个区域在意识状态转换中的重要作用，而且还揭示了与LOC时刻密切相关的时间模式。此外，研究观察到在LOC期间大脑长距离同步的暂时波动。总体而言，这些结果强调了在LOC期间协调海马、丘脑和mPFC活动在空间和时间上的关键作用。这项研究还强调了同时进行的电生理学-rsfMRI记录在阐明状态转换期间全脑活动变化中的价值。Xiaoai Chen et al, Sequential Deactivation Across the Hippocampus-Thalamus-mPFC Pathway During Loss of Consciousness，Advanced Science ，DOI：10.1002/advs.202406320https://medicalxpress.com/news/2024-12-brain-mechanisms-underpinning-loss-consciousness.html 入群可免费提供文献下载服务
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编译：宋佳颖
校审：展琳琳
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