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意识与多巴胺,密不能分!

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【摘要】 意识,是科学中最重要也是令人费解的课题之一。没有意识,我们现在所熟悉的一切文明就不会存在。虽然我们知道,人类和一些动物具有个体意识,能够对周围的世界作出反应,但......

意识,是科学中最重要也是令人费解的课题之一。没有意识,我们现在所熟悉的一切文明就不会存在。虽然我们知道,人类和一些动物具有个体意识,能够对周围的世界作出反应,但这种对意识的略微粗浅的认识并不能帮助我们确切地解释它是如何从大脑中产生的。

理解意识是如何产生的被称为意识里的 " 困难 " 问题,解决这个问题是科学界公认的一大难题。与意识相关的还有一个 " 简单 " 问题,即在人类或其他动物中,是哪些大脑系统产生了一般的意识体验。然而有意思的是,到目前为止,对于意识中的这个 " 简单 " 问题,科学家也仍然束手无策。

现在,在一篇新发表于《美国国家科学院院刊》的研究中,来自剑桥大学的一组研究人员发现,有意识的大脑活动似乎与大脑中的 " 快乐分子 " ——多巴胺——有关。

多巴胺。|图片来源:Gerd Altmann / Pixabay

理解意识的神经基础具有基本的科学意义和临床意义。在受到严重的脑损伤之后,一个常见的后果是我们的大脑会出现意识障碍,比如陷入昏迷或成为植物人;在手术中,麻醉状态下的人也会经历短暂的意识丧失。但是,由于在描述能够造成意识障碍的神经机制方面困难重重,使得一些相关的疾病难以得到诊断和治疗。

在过去的一些研究案例中,就出现过有些病人看上去没有意识,但实际上并非如此的情况。比如在 2006 年的一项具有里程碑意义的研究中,一组研究人员发现,一名 23 岁的女性在一次交通事故后遭受了严重的脑外伤,然而处于植物人状态的她却显示出了具有意识的迹象。

在对她的大脑进行扫描的过程中,研究人员发现当要求她想象打网球的场景时,可以观察到她的大脑中的与运动过程有关的区域被激活了。类似的情况还有当要求她想象自己在家里的房间走来走去时,研究人员也观察到她的大脑中的与空间导航有关的区域,比如后顶叶皮层,变得活跃了起来。

也就是说,她的大脑所表现出的激活模式与健康人的大脑相似,因此在某种程度上她可被认作是有意识的——尽管这一点在经典的临床评估中并不明显。

一些别的研究也在其他植物人身上发现了类似的情况。比如就在今年,一组科学家在《大脑》杂志上发表文章指出,五分之一的植物人患者实际上可能具备能够在进行脑部扫描时遵守指令的足够意识。只是对于这样的说法,科学界还没有达成普遍的共识。

那么对于处于这类情况的患者,科学家可以如何帮助他们呢?

在大脑中,存在一个与意识相关的 "默认模式网络",它是一个由相互连接的大脑区域组成的网络,对意识体验似乎有着重要意义。虽然人类神经成像已经证实,默认模式网络会在经历麻醉和大脑损伤后遭到破坏,导致意识障碍;但是对于可以产生这种网络变化的神经化学基础,在很大程度上仍是未知的。

大脑又不仅仅是不同区域的集合,脑细胞也依赖一些化学物质与其他细胞交流以实现一些大脑功能。在过去的一些研究中,已经出现过一些证据表明,与奖励和愉悦感密切相关的多巴胺也在意识障碍中发挥着某种作用。例如 2019 年就有一项研究表明,在因为大脑受到损伤而只具有最少意识的患者大脑中,也有多巴胺在释放。此外,还有一些其他规模较小的研究表明,给患者服用通过多巴胺起作用的药物,能够改善患者的意识。

大脑中有一个被称为腹侧被盖区(VTA)的区域,从这里,多巴胺被释放到大脑皮层的大部分区域。在最新的这项研究中,剑桥大学的科学家发现,无论是对患有意识障碍的病人还是健康人群,在经历了麻醉之后,大脑的多巴胺功能都会受到损害

他们还观察到,当健康人群停用镇静药物后,腹侧被盖区的功能就能恢复。而且随着时间的推移,意识减退的人也会恢复一些腹侧被盖区功能。此外,他们还发现多巴胺的功能障碍程度与默认模式网络的功能障碍之间存在某种关联,而已知默认模式网络是意识的关键,因此他们提出多巴胺可能在维持意识方面起到了核心作用

这项研究具有重大意义,它意味着最终我们或许可以通过使用对多巴胺起作用的药物,为更好地治疗意识障碍带来新的希望。

除此之外,这项研究还带来了一个额外的惊喜。新的研究结果表明,使用一些能作用于多巴胺的药物,或将有助于提高我们对麻醉的理解。这一可能性令众多研究人员感到兴奋,因为尽管早在 1846 年,乙醚麻醉就被用于外科手术中,但关于全身麻醉是如何在多个部位产生麻醉作用的具体过程仍然是未知的。因此,通过对多巴胺的研究,许多与麻醉有关的谜题或许也将迎刃而解。

#创作团队:

原文作者:

Barbara Jacquelyn Sahakian(剑桥大学临床神经心理学教授)

Christelle Langley(认知神经科学博士后研究员)

Emmanuel A Stamatakis(剑桥大学麻醉部主任)

Lennart Spindler(剑桥大学神经科学博士生)

编译:糖兽

#参考来源:

https://theconversation.com/consciousness-how-the-brain-chemical-dopamine-plays-a-key-role-new-research-165498

https://www.pnas.org/content/pnas/118/30/e2026289118.full.pdf

# 图片来源

封面:GDJ / Pixabay

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