Bildgebende Untersuchungen des Gehirns enthüllen Verbindungen, die für das menschliche Bewusstsein entscheidend sind

In einem Artikel mit dem Titel „Multimodale MRT enthüllt Hirnstammverbindungen, die das Wachheitsgefühl im menschlichen Bewusstsein unterstützen“, der in der Fachzeitschrift Science Translational Medicine veröffentlicht wurde, erstellte ein Forscherteam des Massachusetts General Hospital und des Children's Hospital Boston eine Konnektivitätskarte eines Gehirnnetzwerks, das ihrer Ansicht nach für das menschliche Bewusstsein von entscheidender Bedeutung ist.

Die Studie umfasste hochauflösende Scans, die es den Forschern ermöglichten, Gehirnverbindungen mit einer räumlichen Auflösung im Submillimeterbereich zu visualisieren. Dieser technische Fortschritt ermöglichte es ihnen, bisher unbemerkte Bahnen zu identifizieren, die Hirnstamm, Thalamus, Hypothalamus, basales Vorderhirn und Großhirnrinde verbinden.

Zusammen bilden diese Bahnen das „aufsteigende Standardaktivierungsnetzwerk“, das bei bewussten Menschen den Wachzustand in Ruhe aufrechterhält. Das Konzept des „Standardnetzwerks“ basiert auf der Annahme, dass bestimmte Netzwerke im Gehirn im Ruhezustand am aktivsten sind, während andere Netzwerke bei zielgerichteten Aufgaben aktiver sind.

Um die funktionellen Eigenschaften dieses Standard-Hirnnetzwerks zu untersuchen, analysierten die Forscher 7-Tesla-Ruhezustands-Funktions-MRT-Daten aus dem Human Connectome Project. Diese Analysen enthüllten funktionelle Verbindungen zwischen dem subkortikalen Standard-Aktivierungsnetzwerk für aufsteigende Aktivierung und dem kortikalen Standardnetzwerk, das das Selbstbewusstsein in Ruhe vermittelt.

Ergänzende strukturelle und funktionelle Konnektivitätskarten bilden eine neuroanatomische Grundlage für die Integration von Wachheit und Bewusstsein im menschlichen Bewusstsein. Die Forscher haben fMRT-Daten, Gehirnkartierungstechniken und einen neuen Harvard-Atlas des Ascending Activation Network veröffentlicht, um zukünftige Bemühungen zur Kartierung der Konnektivität des menschlichen Bewusstseins zu unterstützen.

„Unser Ziel war es, das für das Bewusstsein entscheidende menschliche Gehirnnetzwerk abzubilden und Klinikern bessere Werkzeuge an die Hand zu geben, mit denen sie die Wiedererlangung des Bewusstseins bei Patienten mit schwerem Schädel-Hirn-Trauma erkennen, vorhersagen und fördern können“, erklärt der Hauptautor Dr. Brian Edlow, Co-Direktor des Massachusetts General Hospital Neuroscience Center, stellvertretender Direktor des Center for Neurotechnology and Neurorestoration (CNTR) am Massachusetts General Hospital, außerordentlicher Professor für Neurologie an der Harvard Medical School und von 2023 bis 2028 Chen Research Fellow am Massachusetts General Hospital.

Dr. Edlow erklärt: „Unsere Ergebnisse zur Konnektivität legen nahe, dass die Stimulation der dopaminergen Bahnen des ventralen tegmentalen Areals das Potenzial hat, Patienten beim Aufwachen aus dem Koma zu helfen, da dieser Knotenpunkt mit vielen Gehirnregionen verbunden ist, die für das Bewusstsein entscheidend sind.“

Die leitende Autorin Dr. Hannah Kinney, emeritierte Professorin am Children's Hospital Boston und der Harvard Medical School, fügt hinzu: „Die von uns identifizierten Verbindungen im menschlichen Gehirn können als Leitfaden für ein besseres Verständnis einer breiten Palette neurologischer Störungen dienen, die mit Bewusstseinsstörungen einhergehen, vom Koma über Krampfanfälle bis hin zum plötzlichen Kindstod (SIDS).“

Die Autoren führen derzeit klinische Studien durch, um das standardmäßige aufsteigende Aktivierungsnetzwerk bei Patienten im Koma nach einem traumatischen Hirnschaden zu stimulieren, um das Netzwerk zu reaktivieren und das Bewusstsein wiederherzustellen.