Onderzoek met hersenscans onthult verbindingen die cruciaal zijn voor het menselijk bewustzijn

In een artikel met de titel "Multimodale MRI onthult hersenstamverbindingen die de waakzaamheid in het menselijk bewustzijn ondersteunen", gepubliceerd in Science Translational Medicine, een team van onderzoekers van het Massachusetts General Hospital en Children's Hospital Boston heeft een kaart gemaakt van de connectiviteit van hersennetwerken die volgens hen cruciaal is voor het menselijk bewustzijn.

Het onderzoek omvatte scans met hoge resolutie waarmee de onderzoekers hersenverbindingen konden visualiseren met een ruimtelijke resolutie van submillimeter. Dankzij deze technologische vooruitgang konden ze voorheen onopgemerkte routes identificeren die de hersenstam, thalamus, hypothalamus, basale voorhersenen en hersenschors met elkaar verbinden.

Samen vormen deze paden het ‘standaard opstijgende activerende netwerk’ dat de waakzaamheid in een rusttoestand van een bewust persoon in stand houdt. Het concept van het standaardnetwerk is gebaseerd op het idee dat bepaalde netwerken in de hersenen het meest functioneel actief zijn wanneer de hersenen in rust zijn. Terwijl andere netwerken actiever zijn wanneer de hersenen doelgerichte taken uitvoeren.

Om de functionele eigenschappen van dit standaard hersennetwerk te onderzoeken, analyseerden de onderzoekers functionele MRI-gegevens van 7 Tesla in rusttoestand van het Human Connectome Project. Deze analyses brachten functionele verbindingen aan het licht tussen het subcorticale standaard stijgende activerende netwerk en het corticale standaardnetwerk dat het zelfbewustzijn in de rusttoestand bevordert.

Complementaire structurele en functionele connectiviteitskaarten bieden een neuroanatomische basis voor de integratie van waakzaamheid en bewustzijn in het menselijk bewustzijn. Onderzoekers publiceren MRI-gegevens, hersenkarteringstechnieken en een nieuwe Harvard atlas bottom-up activerend netwerk ter ondersteuning van toekomstige inspanningen om de connectiviteit van het menselijk bewustzijn in kaart te brengen.

"Ons doel was om een kaart te maken van het menselijk hersennetwerk dat cruciaal is voor het bewustzijn en om artsen betere hulpmiddelen te bieden voor het detecteren, voorspellen en bevorderen van het herstel van het bewustzijn bij patiënten met ernstig traumatisch hersenletsel", legt hoofdauteur uit Dr. Brian Edlow, mededirecteur van het Massachusetts Neuroscience Center, associate director van het Center for Neurotechnology and Neurorecovery (CNTR) van het Massachusetts General Hospital, assistent-professor neurologie aan de Harvard Medical School, en fellow aan het Chen Research Center van Massachusetts General Ziekenhuis voor 2023-2028.

Dr. Edlow legt uit: “Onze connectiviteitsresultaten suggereren dat het stimuleren van dopaminerge routes in het ventrale tegmentale gebied het potentieel heeft om patiënten te helpen herstellen van een coma, omdat deze hub verbonden is met veel hersengebieden die cruciaal zijn voor het bewustzijn.”

Senior auteur Dr. Hannah Kinney, emeritus hoogleraar aan het Boston Children's Hospital en de Harvard Medical School, voegt eraan toe dat "de menselijke hersenverbindingen die we hebben geïdentificeerd kunnen worden gebruikt als een routekaart om een breed scala aan neurologische aandoeningen die verband houden met veranderd bewustzijn beter te begrijpen, van coma tot toevallen en wiegendood (SIDS).

De auteurs voeren momenteel klinische onderzoeken uit om het standaard stijgende activerende netwerk te stimuleren bij patiënten met coma na traumatisch hersenletsel, met als doel het reactiveren van het netwerk en het herstellen van het bewustzijn.