Bilinçdışı Beynin İçinde: Bilim İnsanları Bilincin Gizli Geometrisini Ortaya Çıkardı
Michigan Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, sedasyon sırasında bilincin nasıl bozulduğunu incelemek için anestezik ilaç propofol kullandılar. Ekip, propofolün özellikle talamusta, duyusal girdileri bütünleştirmek için çok önemli olan matris hücrelerinin aktivitesini azaltarak beyin aktivitesini değiştirdiğini buldu.
Michigan Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, talamus ve korteksin nasıl etkileşime girdiğini araştırmak için propofol kullanarak bilincin temel mekanizmalarını ortaya çıkardılar.
Propofol, hastane ameliyathanelerinde ve yoğun bakım ünitelerinde hastaları sakinleştirmek, konforunu sağlamak veya invaziv girişimler için tam bilinç kaybını sağlamak amacıyla yaygın olarak kullanılır.
Propofol, bir anestezist tarafından uygulandığında hızlı bir şekilde etki eder ve çoğu hasta tarafından iyi tolere edilir. Peki hastalar uyutulduğunda beyinde neler oluyor ve bu, bilincin kendisi hakkında ne ortaya koyuyor?
Propofol ile Bilincin İncelenmesi
Bilincin doğasını inceleyen UM araştırmacıları, ilacı kullanarak bilinçdışı durumun ardındaki karmaşık beyin geometrisini başarıyla tanımladılar ve geleneksel olarak incelenmesi zor olan beyin yapılarına benzersiz bir bakış açısı getirdiler.
UM Tıp Fakültesi Anesteziyoloji Bölümü Araştırma Görevlisi Doçent Dr. Zirui Huang, “Bilinç, çeşitli bakış açılarından araştırma konusu olmuştur ve bilincin nörobiyolojik temellerini anlamak, nöroloji, psikiyatri ve anesteziyoloji gibi birçok tıbbi disiplin için önemli sonuçlar taşımaktadır” dedi.
Araştırmacılar bugüne kadar anesteziklerin bilinci nasıl bastırdığı konusunda tartıştılar. Özellikle, etki yerinin esas olarak beynin derinliklerinde bulunan yumurta biçimli bir yapı olan talamusta mı, yoksa bu bilgiyi karmaşık yollarla işleyen serebral kortekste mi olduğu.
Nature Communications dergisinde yayımlanan ve UM Bilinç Bilimi Merkezi’nden Huang, Dr. George Mashour ve Dr. Anthony G. Hudetz liderliğindeki yeni bir araştırma, propofolün insanlarda bu iki önemli bölgedeki beyin hücreleri arasındaki bağlantıları nasıl değiştirdiğini ilk kez ortaya koyuyor.
Beyin Haritalama ve Bilinç
Sağlıklı gönüllülerde, fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme ( fMRI ) rehberliğinde, propofol sedasyonundan önce, sırasında ve sonrasında beynin mimarisindeki değişiklikleri haritaladılar. Bu, çalışma katılımcılarının bilinçsiz bir duruma girip çıktıklarında beyin bölgelerine kan akışını izlemelerini sağladı.
Huang, başlangıçta talamusun, korteksin oldukça tanımlanmış bölgelerine duyusal bilgi gönderen belirli çekirdeklerin (beyin hücreleri kümeleri) ve korteksin daha yüksek bir katmanına daha dağınık bir şekilde bilgi gönderen, transmodal işlem olarak bilinen, belirli olmayan çekirdeklerin dengeli bir aktivite seviyesine sahip olduğunu açıkladı.
Talamik İşleme Üzerine Bulgular
Ekip, derin sedasyon altında talamusun, transmodal işlemeden sorumlu beyin hücresi kümelerindeki aktivitede büyük bir azalma gösterdiğini ve bunun baskın bir tekmodal desene yol açtığını buldu; bu da duyusal girdiler hala alınsa da, bu girdilerin bütünleştirilmediğini gösteriyor.
“Alan, yirmi yıldan uzun süredir talamus ve korteksteki anestezik etkilere odaklanıyor; bu çalışmanın nörobiyolojiyi önemli ölçüde ilerlettiğine inanıyorum” diyor Anesteziyoloji ve Farmakoloji Profesörü ve UM Bilinç Bilimi Merkezi kurucusu Dr. George Mashour.
Daha sonra, bilinçsiz bir duruma geçişte rol oynayan belirli hücre tiplerini ve talamik işlemedeki değişimle ilişkilerini keşfettiler. Huang, talamusun en az iki farklı hücre tipi içerdiğini, çekirdek hücreleri ve matris hücreleri olduğunu söyledi.
UM’de Anesteziyoloji Profesörü ve Bilinç Bilimi Merkezi’nin mevcut direktörü olan Hudetz, “Artık talamik matris hücrelerinin yüksek düzey korteksle yaygın bağlantılarının bilinç için kritik olduğuna dair ikna edici kanıtlara sahibiz” diyor.
Korteksin bir soğan gibi katmanlar halinde olduğunu hayal ederek, çekirdek hücreler alt katmanlara bağlanırken matris hücreleri daha yayılmış bir şekilde üst katmanlara bağlanıyor. Hücreler için kimlik rozetleri gibi mRNA ifade imzalarını ölçerek, matris hücrelerinin aktivitesindeki bir bozulmanın bilinçsizliğe geçişte çekirdek hücrelerden daha büyük bir rol oynadığını görebildiler. Ek bir sürpriz ise, beyindeki genellikle propofolün eylemleri için anahtar olduğu düşünülen önemli bir inhibitör iletici olan GABA’nın beklendiği kadar belirgin bir rol oynamamasıydı.
Huang, “Sonuçlar, derin sedasyon sırasında bilinç kaybının öncelikle talamus boyunca dağılmış matris hücrelerinin fonksiyonel bozulmasıyla ilişkili olduğunu gösteriyor” dedi.
