Esileht > aju ja teadvus, erilised teadvusseisundid, uni ja unenäod > Teadvusetuse neurobioloogilised alused

Teadvusetuse neurobioloogilised alused

Mis juhtub ajus, kui manustada keemilist ainet, mis viib teadvuse? Selliseid keemilisi aineid kasutatakse näiteks kliiniliste operatsioonide ajal, et saavutada üldnarkoos. Sellise operatsiooni ajal näiteks EEG elektroodi abil peanahalt ajuaktiivsust mõõtes torkab silma, et üldnarkoosi all valitsevad ajus suure amplituudiga aeglased lained. Need lained paistavad olema väga tüüpilised teadvusetuse seisundile: näiteks teadvuseta sügavas unes mõõdame inimese kolbalt ja kolba seest üsna samasuguseid aeglaseid suure amplituudiga laineid. On teada, et üldnarkoosi ajal on need lained korrapärasemad ja sünkroonsemad üle korteksi, mis võib (osaliselt) selgitada olulist vahet sügava une ja üldnarkoosi vahel – enamasti ärkab magaja kergelt, kui teda mingi oraga surkida, samas kui üldnarkoosi all olev patsient jääb (õnneks enamasti) teadvusetuks.

Niisiis, aeglased lained on head teadvusetuse markerid. Aeglaste lainete dünaamika kohta on üht-teist juba teada, kuid peagi PNASis ilmuv töö Lewise jt poolt Emery Browni ja Patrick Purdoni grupist lisab olulisi detaile. Autorid uurisid propofooli poolt tekitatud anesteesiaseisundi neurokorrelaate.

Antud töö teevad minu jaoks eriti huvitavaks kaks aspekti: esiteks mõõdetakse anesteesiaseisundis inimajust nii üksikute neuronite aktiivsust, lokaalseid väljapotentsiaale kui ka ajukoorele paigutatud elektroodideni kanduvaid aktiivsuslaineid – täiskomplekt mitmel skaalal; teiseks oli tänu signaali väga heale kvaliteedile teadlastel võimalik iseloomustada aktiivsusmustreid vahetult anesteesiaseisundisse langemisel, teadvuse taeva alt teadvusetuse varjudesse kadumisel. See hetk operatsionaliseeriti järgnevalt: patsient, kellele manustati anesteetikumi, kuulis auditiivseid stiimuleid (sõnu) ja pidi neile reageerima nupuvajutusega; kui nupuvajutused lakkasid, lakkas teadlaste jaoks ka nõnda operatsionaliseeritud teadvus ja algas teadvusetu anesteesiaseisund.

Mis juhtub sel hetkel ajus? Esiteks hetkeks pea lakkab mõõdetud üksikneuronite aktiivsus. Kuid see vaikus pole jääv: järgnevate minutite jooksul üksikneuronite aktiivsus osalisel või koguni täiel määral taastub. Kui see aktiivsus taastub, siis on ta aga teistsuguse struktuuriga. Nimelt tekib teadvusseisundi kadumisel pea koheselt juba mainitud suureamplituudine aeglane ostsillatsioon (ca 0.1-1 Hz).

See rütm haarab enda mõju alla ka üksikneuronite aktiivsuse: neuronid laenglevad vaid selle aeglase rütmi teatud faasides on üsna vait teistes. Huvitaval kombel näitavad autorid, et kui neuronid aktiveeruvad, siis on nende aktiivsusmuster üsna sarnane teadvusseisundi omale: see aktiivsusseisund on lihtsalt lühem, kestab paarsada millisekundit ja talle järgneb aktiivsuse lakkamine, vaikus. Seega, nagu ka varem kirjeldatud, on korteksis aktiivsed perioodid aeglase ostsillatsiooni ajal üsna sarnasesid teadvusseisundis mõõdetavale, erinevuseks on aeglase ostsillatsiooni faasid, kus üksikute neuronite aktiivsuses on paus.

Nagu öeldud, on säärased aeglased rütmid mõõdetavad ka sügava une ajal ja sügavas unes olevate patsientide ajust tehtud mõõtmised näitavad, et aeglased lained ei ole sugugi mitte kõikjal üle korteksi samaaegselt – sel ajal, kui osades piirkondades on aktiivsed perioodid, on mõned teised piirkonnad vaiki. Otse loomulikult ei saa nii pidada piirkondadevahelist suhtlust! (Et kaks autojuhti teineteist vastasstikku sõimata saaksid, peavad mõlema aknad olema alla keeratud …) Lewis ja kolleegid näitavad sama anesteesiaseisundi korral – erinevate piirkondade aeglased ostsillatsioonid on ühel ja samal ajahetkel erinevates faasides, muutes piirkondadevahelise kommunikatsiooni võimatuks.

Mida need tulemused tähendavad? Hetkel armastatuim selgitus ütleb, et aeglaste lainetega kaasnevad vaikeperioodid, mis on erinevates piirkondades erinevatel aegadel, takistavad piirkondadevahelist informatsiooni integratsiooni ja seetõttu kaob ka teadvus. Tononi rõõmustaks.

Aga asja teaduslikult suhtudes tasub märgata, et tegu on vaid korrelatsiooniga – aeglaste ostsillatsioonidega kaasneb teadvuse kaotus. Vaikimisi kiputakse arvama, et aeglased rütmid põhjustavad teadvuse kadumise (sest nad ei luba tekkida korteksi piirkondade vahelisel suhtlusel). Kuid võib ju ka olla, et anesteetikum mõjub mingile muule keskusele (nt taalamus, mitmed erinevad ajutüve tuumad), mille deaktiveerimine põhjustab nii aeglased ostsillatsioonid kui ka – neist sõltumatult – teadvuse kadumise. Oleks teaduslikult julge ja tore katse, kui keegi püüaks saavutada une- ja anesteesiaseisundiga võrdväärseid aeglaseid ostsillatsioone, samal ajal veendudes, et katseisik on sellest hoolimata teadvusel. Vabatahtlikke?

Allikas: Lewis et al (in press) Rapid fragmentation of neuronal networks at the onset of propofol-induced unconsciousness. PNAS.

  1. Kristjan Korjus
    november 13, 2012, 8:05 p.l.

    Jaan, ma võiks sisse süüa näiteks propofooli ja amfetamiini – äkki õnnestub? (tore töö ka muidu🙂 )

  2. ökul
    november 14, 2012, 7:07 e.l.

    Kristjan: ei soovita! Meenuta Karen Quinlani saatust.

  3. jaanaru
    november 14, 2012, 8:21 e.l.

    Aitäh ohverdusvalmiduse eest, aga ilmselt oleks esialgu mõttekam proovida näiteks unedeprivatsiooniga (nagu me seda omavahel ka arutanud oleme)

  4. Madis Vasser
    november 15, 2012, 10:48 p.l.

    Õhtuses loengus istudes kipub mul tihtilugu mõne igavama lektori jutust pool ära kaduma, kuna aju lihtsalt keeldub kogu infotulva teadvustamast (tajun väga hetkelist blackout-i, mille järel ennast uuesti ärkvele võpatada). Ehk oleks taoliste mikrouinakute (“nokkimiste”) uurimisest antud kontekstis mingit kasu? Tulen rõõmuga katseisikuks!

  5. november 16, 2012, 8:34 e.l.

    Madis, väiksed blackoutid loengus kõlab päris karmilt juba😀

  6. Henri Ingelman
    november 29, 2012, 8:37 p.l.

    Väga huvitav lugemine – terve see blogi! Ise hakkasin ka mõtlema Madise pakutud “blackoutide” peale, mis mõnikord üsna väsinuna bussis, autos või loengus istudes tekivad. See nö nokkimise efekt, kus kõigud teadvusel oleku ja millegi muu(?) piiril. Huvitav on, et tavaliselt hakkab teisele poole jõudes (ei oska seda kuidagi tembeldada) peaaegu koheselt unenägu koos kogu actioniga pihta. Aga see on kuidagi teistsugune, selline tunne on nagu teadvus oleks täiesti ärkvel ja see mida sa mõtled, see tuleb sulle koheselt silme ette. Samuti erineb see minul unenägudest (ka lucid dreams) selle poolest, et see ei ole tavalises pilt(+helid jms)-jookseb-silme-ees formaadis, vaid pigem nagu midagi hoopis abstraktsemat. Raske kirjeldada, aga on selline tunne nagu sina – teadvus oled üksi kuskil tühjuses ja tee seal mis sa tahad. Näiteks soovi korral ei pea ma üldse unenägu nägema, vaid võin mõtiskleda aktuaalsete probleemide või ideede üle enda päriselus (erinevalt lucid dreamist, kus nööri paksem ots ei ole sinu käes – koheselt kui hakkad asju täielikult ümber korraldama, kukub kõik kokku ning sa kas ärkad üles või tavaline unenägu jätkub). Huvitav on see, et pärast üles ärgates on kõik need mõtted ning mälestused nende mõtete mõtlemisest endiselt olemas. Samuti erineb see sleep paralysis-est täielikult – mul ei teki selles unenäos ei tunnetust ega puudust oma kehast. Küll aga on selline tunne, nagu aju oleks ülelaetud olekus – kõik mõtted, mälestused ja kujutluspildid vahelduvad tunduvalt kiiremini (endale tundub nagu vahe oleks ~10X) kui tavalist und nähes/tehes.

    Sisuliselt ongi täpselt selline tunne, et kogu keha magab, kuid mina/teadvus olen kuskil ajusopis endiselt aktiivne… Seega soovitaks sama mis Madis 🙂

    Ja taaskord, väga lahe blogi, viimastel nädalatel olen leidnud tohutult vastuseid siit!

  7. jaanaru
    november 30, 2012, 7:13 e.l.

    suur aitäh põhjaliku ja oma teadvusmuljeid kirjeldava kommentaari eest! Mikroune neurokorrelaate uurisid hiljuti Uus-Meremaa teadlased: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/hbm.22178/abstract

  1. No trackbacks yet.

Lisa kommentaar

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Muuda )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Muuda )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Muuda )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Muuda )

Connecting to %s