Ist das Gehirn der Zelle Ihre „mind‘ s eye“?
Niemand weiß, was verbindet Bewusstsein—den Zustand des Bewusstseins mit seinen Inhalten, d.h. Gedanken und Erfahrungen. Jetzt Forscher schlagen eine elegante Lösung: eine wörtliche, strukturelle Verbindung.
‚Content-schaltungen‘ in die Rinde gesteckt ’switchboard schaltungen‘ zuordnen Bewusstsein, so sagt die Theorie, über die kortikalen Zellen, die sogenannten L5p Neuronen.
Schreiben in Frontiers in Systems Neuroscience, die eine Gruppe bietet Beweis—und Nachteile mit sich. Ihre Herausforderung experimentalisten: wenn Bewusstsein erfordert L5p Neuronen, die alle die Aktivität des Gehirns ohne Sie müssen ohnmächtig sein.
Staat vs. Inhalt des bewussten
Die meisten Neurowissenschaftler verfolgen die neuronalen Mechanismen von Bewusstsein, Fokus auf die Inhalte, die Messung von änderungen im Gehirn, wenn es denkt über eine bestimmte Sache, ein Geruch, eine Erinnerung, eine emotion. Ganz separat, andere studieren, wie das Gehirn verhält sich bei verschiedenen Bewusstseinszustände, wie Alarm-Wachen, träumen, Tiefschlaf oder Vollnarkose durchgeführt.
Die meisten Stimmen der beiden sind unteilbar: man kann nicht denken oder fühlen oder erleben etwas, ohne es zu wissen, noch werden ‚bewusst‘ nichts. Aber wegen der geteilten Ansatz, „niemand weiß, wie und warum Sie den Inhalt und Zustand des Bewusstseins sind so eng gekoppelt“, sagt Dr. Jaan Aru, Neurowissenschaftler an der Humboldt-Universität Berlin und Erstautor der neuen Theorie.
Getrennte Kreisläufe
Die Zwietracht zwischen Staat und Inhalt des Bewusstseins ist anatomisch.
Unsere bewussten Zustand ist gedacht, um abhängig von der Aktivität sogenannter „thalamo-kortikalen‘ schaltungen. Dies sind die verbindungen zwischen den Neuronen in der Hirnrinde, und die Neuronen im thalamus—ein Daumen-sized relay center in der Mitte des Gehirns, die die Informationen steuert Zufluss aus dem Sinne (außer Geruch). Thalamocortical schaltungen gedacht werden, um das Ziel der Vollnarkose, und Schäden an diesen Neuronen durch Tumore oder Schlaganfall führt Häufig zu Koma.
Im Gegensatz dazu, funktionelle Bildgebung des Gehirns Studien suchen die Bewusstseins-Inhalte größtenteils in der Rinde, in ‚cortico-kortikalen‘ schaltungen.
Der missing link?
Aru und Kollegen glauben, dass L5p Neuronen sind in der einzigartigen Position, um die Brücke zu teilen.
„Thalamo-corticalen und cortico-corticalen Schaltkreisen schneiden über L5p Neuronen,“ erklärt Aru. „Studien verfolgen dieser Zellen unter dem Mikroskop schlage vor, Sie nehmen in beiden Kreisen, durch den Austausch von verbindungen mit sowohl thalamus und des cortex.“
Funktionale Gehirn Studien deuten darauf hin, diese Zellen können in der Tat paar der Zustand und Inhalt des Bewusstseins. Zelluläre Ebene-Bildgebung des Gehirns bei Mäusen zeigt, dass L5p Neuronen reagieren auf einen sensorischen stimulus (Luft puff, um das Bein); dass diese Reaktion erhöht, wenn das Tier wach ist; und dass es am stärksten ist mit Abstand, wenn das Tier reagiert auf den Reiz (bewegt sein Bein).
„Wir können nicht sagen, was die Maus denken“, räumt Aru. „Aber wenn wir davon ausgehen, dass es reagiert nur, wenn es sich bewusst ist der Reiz, dann ist diese Studie veranschaulicht die Interaktion zwischen dem Staat [Wachen] und Inhalt [sinnliche Erfahrung] des Bewusstseins in L5p Neuronen.“
Die Annahme ist konsistent mit einer ähnlichen Maus Studie. Dies ging weiter, die zeigen, dass direkt die Aktivierung der Stimuli-responsive L5p Neuronen (z.B. mit Drogen) macht das Tier reagiert auf eine schwächere sensorische Reiz—und manchmal auch ohne jeden Reiz.
„Es ist, als wenn die Maus Erfahrungen eine illusorische stimulus; als wenn L5p stimulation fördert das Bewusstsein,“ Aru fügt.
Testen der Theorie
Die Theorie ist eine erste iteration, verfeinert, betont Aru.
„Unser Ziel ist es, andere davon zu überzeugen, dass die künftige Arbeit auf die Mechanismen des Bewusstseins sollte gezielt L5p Neuronen.“
Dennoch, diese Allgemeine Anordnung könnte für einige bekannte Macken des Bewusstseins.
Zum Beispiel die Verzögerung der Verarbeitung dieser langen Staffel—von cortico-kortikalen Schaltkreis thalamo-kortikalen und wieder zurück über L5p Neuronen—könnte erklären, warum die raschen Veränderungen der Reize oft entgehen der bewussten Wahrnehmung. (Denken Sie unterschwellige Botschaften verstärkt in video.)
Ein feature dieses Phänomen ist ‚backward masking‘: wenn zwei Bilder kurz vorgestellt werden, die in rascher Folge (50-100 ms), nur das zweite Bild bewusst wahrgenommen wird. In diesem Fall postuliert Aru, „durch die Zeit, die der stimulus rundet das L5p-thalamus-L5p relais, das zweite Bild hat sich im Laufe der frühen kortikalen Repräsentation und Stiehlt das Rampenlicht beleuchtet von den ersten Bild.“
Die Theorie könnte auch erklären helfen, warum wir haben in der Regel wenig bewusst Einblick in einige Prozesse im Gehirn, wie Planungs-Bewegung oder gar der syntax.
„Alle Gehirn-Aktivität, die nicht (ausreichend) darum, L5p Neuronen unbewusst bleibt“, sagt Aru.
