Tuore tutkimus paljastaa, että aivojen primitiiviset osat aktivoituvat ensin, kun ihminen herää nukutuksesta. Tutkimus valottaa sekä anestesian vaikutusmekanismeja että tietoisuuden syntymistä.

Tuore tutkimus paljastaa, että aivojen primitiiviset osat aktivoituvat ensin, kun ihminen herää nukutuksesta. Tutkimus valottaa sekä anestesian vaikutusmekanismeja että tietoisuuden syntymistä.

Turun ja Kalifornian yliopistojen tutkijat kuvasivat terveiden vapaaehtoisten koehenkilöiden aivoissa tapahtuvia muutoksia tajunnan hävitessä ja palautuessa nukutuksen yhteydessä. Tutkijat odottivat, että aivojen kuorikerros aktivoituisi ensin nukutuksen jälkeen. Sen sijaan aivojen lajinkehityksellisesti varhaisimpien ydinosien toiminta palautui ensimmäisenä.

Heräämismekanismi on samanlainen lääkeaineesta riippumatta

Tutkimuksessa koehenkilöitä nukutettiin kahdella eri anestesia-aineella - deksmedetomidiinillä ja propofolilla. Deksmedetomidiiniä käytetään rauhoitteena tehohoitopotilailla ja propofolia yleisanestesian aloitukseen ja ylläpitoon. Deksmedetomidiinin aiheuttama tajuton tila muistuttaa normaalia syvää unta, koska se on kumottavissa kevyellä ravistelulla tai kovalla äänellä ilman minkäänlaista muutosta lääkkeen annostelussa. Tajunnantutkimuksen kannalta tällä ominaisuudella on tärkeä merkitys, sillä lääkkeen oma vaikutus aivotoimintaan vakioituu eikä pääse häiritsemään itse tajunnan muutokseen liittyviä ilmiöitä. Aivojen aktiivisuutta erilaisissa tajunnan tiloissa mitattiin PET-kuvauksella.

Deksmedetomidiinillä aiheutetusta tajuttomasta tilasta heräämiseen liittyi aivojen syvien rakenteiden ja limbisen järjestelmän palautuminen sekä päälaki- ja otsalohkoalueiden toiminnallisen yhteyden palautuminen. Tämä hermoverkko mahdollistaa subjektiivisen tietoisuuden ulkopuolisesta maailmasta ja on edellytyksenä ihmisen toimintakyvylle.

Yllättäen samat syvät rakenteet eli aivorunko, talamus, hypotalamus ja isoaivojen pihtipoimun etuosa aktivoituivat myös propofolianestesian jälkeen. Tämä viittaa yhteiseen, lääkeaineesta riippumattomaan heräämismekanismiin. Molemmilla lääkkeillä tajunnan palautumiseen liittyi nimenomaan aivojen syvien eli lajinkehityksellisesti varhaisten osien, mutta ei aivokuoren aktivoituminen.

Anestesian syvyyden mittaamiseen tarvitaan uusia menetelmiä

Nyt tehty tutkimus osoittaa, että aivojen syvät rakenteet ovat välttämättömiä tajunnalle. Nykyaikaisilla kuorikerroksen aivosähkökäyrän eli EEG:n mittaamiseen perustuvilla anestesian syvyysmittareilla ei voida tunnistaa aivojen syvien rakenteiden aktivoitumista. Siksi nämä laitteet eivät kykene aukottomasti erottamaan tajuista tilaa tajuttomasta tai havaitsemaan hereilläoloa anestesian aikana. Tutkimuksen tulokset lisäävät ymmärrystä anestesia-aineiden vaikutusmekanismeista sekä luovat pohjan uusien anestesian syvyysmittareiden kehitystyölle.

Nukutusaineiden aiheuttama tajunnanmenetys edustaa poikkeuksellista mahdollisuutta tutkia tietoisuuden hermostollista perustaa ihmisellä. Tajuisen tilan palautumisen aivomekanismien ymmärtäminen on välttämätöntä tutkittaessa tietoisuutta tieteellisesti. Tutkimus osoittaa, miten lähelle filosofista ongelmaa mielen ja ruumiin välisestä yhteydestä voidaan kokeellisen lääketieteen menetelmin päästä. On kuitenkin edelleen arvoitus, miten tietoisuus voi syntyä neurobiologisista ilmiöistä. Seuraava haaste onkin yrittää ratkaista miten ja miksi nämä hermostolliset mekanismit synnyttävät subjektiivisen tunteen olemassaolosta, tietoisuuden itsestämme ja ympäristöstä - tietoisen minuuden kokemuksen.

Tutkimus on osa Suomen Akatemian Neurotieteen tutkimusohjelmaa ja se julkaistaan The Journal of Neuroscience -lehdessä.

Kuva: Panthermedia