Kilka tygodni temu na łamach czasopisma Neurology ukazał się interesujący artykuł autorstwa Davida B. Fischera i współpracowników (2016) dotyczący świadomości oraz obszarów odpowiedzialnych za jej zaburzenia. W niektórych materiałach prasowych pojawiły się informacje, że po raz pierwszy odnaleziono w mózgu siedlisko świadomości. Wnioski takie daleko wychodzą poza zakres odkrycia, niemniej jest ono bardzo wartościowe dla badań nad tajemnicą świadomości.

Na początek warto podkreślić pewne pojęciowe rozróżnienia, by wiedzieć, nad czym właściwie rozważamy. Jednym z podstawowych podziałów w badaniach nad świadomością jest wyodrębnienie przytomności – arousal, oraz świadomości – awareness. Człowiek przytomny reaguje na bodźce zewnętrzne, możliwy jest z nim szczątkowy kontakt, przejawia cykl snu, samodzielnie oddycha, a jego układ autonomiczny jest aktywny. Świadomość w rozumieniu awereness oznacza z kolei możliwość odczuwania bodźców zewnętrznych, zdawania sobie sprawy z ich obecności oraz z tego, że się je odczuwa.

Drugim istotnym rozróżnieniem jest podział na świadomość i samoświadomość. Zastosujemy go, by uprościć nieco dalsze rozumowanie. Świadomość będziemy traktować więc jako pojęcie ogólne, odnoszące się do wszystkiego, co związane jest ze stanami mentalnymi. Wszelkie myśli i odczucia są zatem właśnie świadomością – nie zaprzeczymy przecież, że odczucie np. łaskotania jest unikalnym, jakościowym stanem mentalnym, niezwykle trudnym do opisania. Samoświadomość z kolei będzie elementem świadomości, dzięki któremu zdajemy sobie sprawę, że istniejemy jako samodzielna, myśląca jednostką.

W przytaczanym tekście pojawiają się przede wszystkim trzy rodzaje zaburzeń świadomości: śpiączka, stan wegetatywny oraz stan minimalnej świadomości. Różnica między nimi, przynajmniej w teorii, jest dość prosta: w śpiączce nie pojawia się ani przytomność (arousal), ani świadomość (awareness), w stanie wegetatywnym pobudzenie jest zachowane, a świadomość nie, natomiast w stanie minimalnej świadomości pobudzenie jest zachowane, a świadomość ograniczona – jak sama nazwa wskazuje – do minimum (Laureys, 2005). Oznacza to, że pacjenci w stanie wegetatywnym i stanie minimalnej świadomości zapadają co jakiś czas w sen, mogą reagować na bodźce zewnętrzne (takie jak bolesne uszczypnięcie) czy uśmiechać się. W praktyce jednak sprawa jest o wiele bardziej skomplikowana: przykładowo, badania Adriana Owena pokazały, że z osoby cierpiące na te zaburzenia można poprosić o wyobrażenie sobie jakiejś sytuacji, co znacznie wykracza poza „szczątkową” formę komunikacji (zainteresowanych odsyłam do źródłowego artykułu: Owen et al., 2006).

Na czym więc polegało odkrycie Davida B. Fischera i współpracowników? Badacze wykorzystali skany mózgu 36 pacjentów z lezjami pnia mózgu, spośród których 12 znalazło się przez to w śpiączce, 24 natomiast nie, stanowiąc tym samym grupę kontrolną. Pomiędzy obydwoma rodzajami uszkodzeń pnia nie było istotnych różnic w wielkości. Lezje powodujące śpiączkę znajdowały się w większości w okolicy nakrywki mostu, pozostałe natomiast w podstawie mostu. Badacze odjęli od lezji powodujących śpiączkę lezje kontrolne i otrzymali obszar, którego uszkodzenie związane jest z utratą świadomości w stanie śpiączki, znajdujący się w lewej części nakrywki mostu, w okolicy przyśrodkowego jądra okołoramieniowego.

Autorzy wykorzystali także skany prawie stu zdrowych osób, by sprawdzić do jakich części mózgu prowadzą połączenia neuronalne z nakrywki mostu, znajdując ostatecznie dwa obszary: przednią część zakrętu obręczy oraz przednią część wyspy. Wreszcie, sprawdzono w jakim stopniu łączność między nimi jest zaburzona u pacjentów w śpiączce, stanie minimalnej świadomości i w stanie wegetatywnym, do czego wykorzystano jeszcze jeden, trzeci już, zestaw danych pochodzący od kilkudziesięciu osób. Okazało się, że u pacjentów w śpiączce połączenia były praktycznie niewidoczne, natomiast u osób w stanie wegetatywnym i stanie minimalnej świadomości – znacznie zaburzone. Nawiasem mówiąc, we wspomnianych strukturach znajdują się neurony von Economo, które przez wielu badaczy kojarzone są ze świadomością.

Pobieżnie wyciągnięte wnioski faktycznie mogą podsunąć myśl, że wyniki przytoczonych badań wskazują na szczególne miejsce w mózgu, które odpowiedzialne jest za świadomość. Okazało się w końcu, że niewielki obszar znajdujący się w pniu mózg (przypomnijmy: lewa część nakrywki mostu) oraz połączone z nim fragmenty wyspy i zakrętu obręczy, związane są z zaburzeniami świadomości. Sprawa jednak jest o wiele bardziej skomplikowana. Przede wszystkim, pień mózgu zwykle wiązany jest nie ze świadomością, a z przytomnością, także przez autorów tekstu. Wskazują na to także wyniki badań – w końcu śpiączka, w trakcie której nie występuje przytomność, związana była z brakiem połączeń w omawianych obszarach mózgu, stan wegetatywny i stan minimalnej świadomości, któremu przytomność towarzyszy, charakteryzował się z kolei połączeniami osłabionymi.

Ponadto samoświadomość to coś, co odróżnia nas od większości gatunków zwierząt i wydaje się, że jest ona związana raczej z wielkością naszego mózgu oraz z dużą ilością kory mózgowej, która się w nim znajduje. Można np. twierdzić, że znaczna objętość kory mózgowej umożliwia bardziej zaawansowaną analizę danych docierających do zmysłów, zapamiętanie ich, ulokowanie w perspektywie pierwszoosobowej, ujęcie za pomocą języka oraz oddzielenie ich od świata zewnętrznego, dzięki czemu może pojawić się zrozumienie własnych stanów mentalnych. W związku z tym nieuzasadnione wydaje się twierdzenie, jakoby niewielka część pnia mózgu była siedliskiem świadomości, a nawet, że tę zaszczytną funkcję pełnią opisane wyżej sieci połączeń. Zakończmy więc konkluzją, ku której skłaniają się również autorzy tekstu: wspomniane obszary i połączenia w mózgu odpowiedzialne są za podtrzymywaniu przytomności, a co za tym idzie – także świadomości – przez co ich uszkodzenie prowadzi do różnych zaburzeń. Badania nad tymi obszarami pozwolą najprawdopodobniej lepiej zrozumieć sytuację pacjentów w śpiączce, a także mechanizmy, które umożliwiają człowiekowi bycie świadomymi.

Literatura:

Fischer, D. B., Boes, A. D., Demertezi, A., Evrard, H. C., Laureys, S., Edlow, B. L., Liu, H., Saper, C. B., Pascual-Leone, A., Fox, M. D., Geerling, J. C. (2016). A human brain network derived from comacausing brainstem lesions. Neurology, DOI: 10.1212/WNL.0000000000003404.

Laureys, S. (2005). The neural correlate of (un)awareness: lessons from the vegetative state. Trends in Cognitive Science, 9(12), pp. 556-559.

Owen, A. M., Coleman, M. R., Boly, M., Davis, M. H., Laureys, S., Pickard, J. D. (2006). Detecting awareness in the vegetative state. Science, 313(5792), pp. 1402.