En poussant une minuscule région du cerveau liée à la conscience, les scientifiques ont soudainement réveillé et éveillé des singes anesthésiés. Ce résultat fascinant fournit de nouveaux indices sur le cerveau et la façon dont il produit une prise de conscience – des informations qui pourraient potentiellement conduire à des thérapies pour les patients pris au piège dans le coma.
Le cerveau reste l'organe le plus mystérieux du corps humain. Au cours des dernières décennies, les neuroscientifiques ont démêlé les différentes régions et réseaux du cerveau pour mieux comprendre comment ils contribuent au fonctionnement cognitif normal, mais d'énormes questions demeurent sur la conscience et quelles parties du cerveau peuvent être décrites comme les corrélats neuronaux de la conscience (CNC) – c'est-à-dire les régions spécifiques du cerveau qui nous permettent de ressentir l'odeur de pain grillé brûlé, la rougeur d'une rose en fleurs ou la richesse de nos pensées internes.
Nouveau recherche publié aujourd'hui dans Neuron nous prend un petit mais important rapprochez-vous de la réponse.
En expérimentant sur des singes macaques, des chercheurs de l'Université du Wisconsin-Madison ont découvert de nouvelles preuves confirmant le thalamus latéral central en tant que NCC. Stimulant tsa petite région du cerveau, qui est situé profondément dans le cerveau antérieur, a réveillé soudainement des singes anesthésiés et a été vigilant, malgré le fait que les anesthésiques étaient toujours administrés. Les neuroscientifiques avaient auparavant fixé le thalamus latéral central en tant que NCC, mais ces dernières recherches ajoutent plus de crédibilité à cette affirmation.
"Cette étude est importante", a déclaré Earl Miller, professeur de neurosciences au Département des sciences du cerveau et des sciences cognitives du Massachusetts Institute of Technology, dans un courriel à Gizmodo. «Les théories de la conscience ont suggéré que le thalamus latéral central joue un rôle clé dans le maintien du cortex éveillé.» Cette étude fournit des preuves importantes à l'appui de cette théorie. »
De plus, l'article "nous donne de nouvelles perspectives sur les circuits et la dynamique du cerveau qui produisent la conscience", a écrit Miller, qui n'était pas impliqué dans la nouvelle recherche.. «Des milliers de personnes subissent une anesthésie générale chaque année. Savoir comment cela rend les gens inconscients est une étape importante pour rendre l'anesthésie plus sûre. »
Michelle Redinbaugh, première auteure de la nouvelle étude et étudiante diplômée à l'Université du Wisconsin-Madison, a déclaré que l'objectif principal de l'expérience était de localiser les CCN dans le cerveau.
«Atteindre cet objectif nous permettra de mieux comprendre les mécanismes de l'anesthésie générale et les impacts des traumatismes cérébraux, (et aussi) de cibler les interventions cliniques pour améliorer la vie des patients souffrant de troubles de la conscience, comme le coma», a-t-elle déclaré. dit Gizmodo.
À cette fin, Redinbaugh, avec l'auteur principal Yuri Saalmann et leurs collègues, ont conçu une expérience avec l'intention d'induire la conscience chez les sujets anesthésiés. Pour ce faire, ils ont conçu une méthode de stimulation qui imite la façon dont les cellules cérébrales agissent dans le thalamus latéral central pendant l'état de veille. À l'aide de réseaux d'électrodes, les scientifiques ont pu enregistrer l'activité cérébrale de plusieurs zones du cerveau, leur permettant de surveiller la conscience des macaques lorsqu'ils étaient éveillés, endormis et sous anesthésie.
Au cours de l'expérience, les scientifiques ont tenté de stimuler diverses parties du cerveau profond, mais aucune n'a suscité la même réponse que le thalamus latéral central, qui a émergé une sorte de point chaud de conscience dans le cerveau. Stimuler cette région du cerveau à 50 Hertz alors que les singes étaient sous anesthésie les a réveillés. Lorsque cela s'est produit, les primates se sont comportés comme ils le feraient au réveil. Une fois que la stimulation a été désactivée, les macaques sont revenus à un inconscient Etat.
Un aspect critique de l'expérience était d'évaluer correctement éveil chez les deux singes utilisés dans l'expérience, surnommés Monkey R et Monkey W.
"Nous avons modelé notre évaluation de l'éveil chez les singes sur des mesures cliniques qui sont utilisées pour évaluer les patients dans le coma ou les patients qui subissent une anesthésie", a déclaré Redinbaugh à Gizmodo. "Essentiellement, nous recherchions une augmentation des comportements que vous verriez normalement chez un animal – ou un humain – qui se réveillait de l'anesthésie."
Ces mesures comprenaient des choses telles que les singes ouvrant les yeux, faisant des portées utiles, bougeant leurs visages et montrant une réactivité au toucher, a expliqué Redinbaugh. Les scientifiques ont également surveillé leurs réponses EEG aux sons communs et inhabituels, "qui peuvent distinguer la conscience des sujets inconscients", a-t-elle ajouté.
En termes d'éthique, «Le comité institutionnel de protection et d'utilisation des animaux de l'Université du Wisconsin-Madison a approuvé toutes les procédures, qui étaient conformes au National Institutes of Health Guide for the Care and Use of Laboratory Animals», ont écrit les auteurs dans le document.
Pendant les expériences, par exemple, un anesthésiologiste clinique devait se présenter pour s'assurer que les singes "recevaient le même niveau de soins que les patients humains à l'hôpital", a déclaré Redinbaugh, et les animaux ont été surveillés pendant et après les expériences pour "s'assurer leur santé et leur bien-être », a-t-elle déclaré..
Cela dit, les scientifiques ont utilisé une douzaine de vis crâniennes en céramique et de l'acrylique dentaire pour «fixer des implants de tête» sur les singes, entre autres mesures sévèrement invasives requises pour l'expérience, dont certaines étaient conçues pour immobiliser la tête des singes lors des lectures d'EEG. Un argument fort peut être avancé que, malgré les mesures prises, les animaux ont souffert pendant cette expérience et que les singes ne devraient jamais être utilisés pour des expériences comme celle-ci.
Ce que cela à l'esprit, la nouvelle recherche pourrait se traduire par de nouvelles thérapies efficaces pour traiter les troubles de la conscience, améliorées la stimulation cérébrale profonde comme technique chirurgicale, et mieux médicaments pour l'anesthésie. De plus, eLes résultats pourraient nous amener plus proche de la compréhension de la conscience elle-même.
Jaan Aru, neuroscientifique à l'Université Humboldt de Berlin, a déclaré que les chercheurs dans les années 1990 ont commencé à penser que le thalamus était important pour la conscience – une croyance fondée sur le fait que le thalamus est situé dans une position centrale pour le contrôle et qu'il peut changer la façon dont les autres régions du cerveau traitent l'information. Depuis les années 2000, cependant, les neuroscientifiques se sont principalement concentrés sur le cortex pour trouver les mécanismes de la conscience, a-t-il déclaré.
«Cette étude remet le thalamus en scène», Aru, qui jes n'est pas affilié à la nouvelle étude, a déclaré Gizmodo. «J'espère que de nombreuses études suivront qui tenteront de mieux comprendre le rôle du thalamus non seulement dans l'état de conscience, mais aussi dans les processus perceptifs.»
Pour l'avenir, Redinbaugh a déclaré que, depuis son équipe a maintenant une méthode pour manipuler finement la conscience, ils peuvent tester les prédictions des principales théories de la conscience, "qui diffèrent en ce qui concerne les zones du cerveau qui sont les plus importantes pour la conscience." Ils prévoient également de stimuler une gamme plus complète de zones dans le thalamus et déterminer quelles fréquences sont les plus efficaces pour influencer la conscience.
"Cela ouvrirait la voie à un paradigme de stimulation similaire à utiliser dans la clinique", a déclaré Redinbaugh.
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