一項(xiàng)關(guān)于麻醉的新研究已經(jīng)得出了關(guān)于大腦意識物質(zhì)基礎(chǔ)的重要結(jié)果。
幾十年來,神經(jīng)科學(xué)中基本也令人困惑的問題之一是:大腦意識的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么?大多數(shù)研究人員支持基于經(jīng)典物理學(xué)的經(jīng)典模型,而少數(shù)研究人員則認(rèn)為意識在本質(zhì)上必須是量子的,并且其大腦基礎(chǔ)是神經(jīng)元內(nèi)“微管”蛋白的集體量子振動(dòng)。
維斯理學(xué)院(Wellesley College)教授 Mike Wiest 和一組維斯理學(xué)院本科生進(jìn)行的新研究,通過研究麻醉如何影響大腦,得出了與這一爭論相關(guān)的重要實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
Wiest 和他的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),當(dāng)他們給大鼠注射一種與微管結(jié)合的藥物時(shí),大鼠在吸入麻醉氣體后陷入無意識狀態(tài)所需的時(shí)間明顯延長。研究結(jié)果近日發(fā)表在《神經(jīng)病學(xué)雜志》(eNeuro)上。論文題目“微管穩(wěn)定劑埃博霉素B延遲大鼠麻醉誘導(dǎo)的無意識狀態(tài)”(Microtubule-Stabilizer Epothilone B Delays Anesthetic-Induced Unconsciousness in Rats)。
研究于2024年8月15日發(fā)表在《eNeuro》(新影響因子:2.7)雜志上
“因?yàn)槲覀儾恢肋€有其他(即)什么物質(zhì)能與微管結(jié)合,所以這一發(fā)現(xiàn)支持了微管是麻醉劑作用靶點(diǎn)的觀點(diǎn),” Wiest 說。
這項(xiàng)研究結(jié)果為理解意識的物理基礎(chǔ)提供了新的線索,并可能有助于開發(fā)新的麻醉劑和治療藥物?!?/span>傳統(tǒng)上認(rèn)為,麻醉劑與微管的結(jié)合通常會降低腦部活動(dòng),導(dǎo)致無意識狀態(tài),” Wiest 說,“這一發(fā)現(xiàn)支持了意識的量子模型?!?/span>
Wiest 是維斯理學(xué)院神經(jīng)科學(xué)的副教授,他表示,關(guān)于意識的經(jīng)典/量子之爭的重要性難以言喻。“一旦人們普遍接受意識是一種量子現(xiàn)象,我們就將進(jìn)入對‘我們是誰’這一問題的理解新時(shí)代,”他說。
這種新方法“將有助于我們更好地理解麻醉劑的工作原理,并將塑造我們對一系列相關(guān)問題的思考,例如昏迷患者或非人類動(dòng)物是否有意識,神秘藥物如鋰如何調(diào)節(jié)意識體驗(yàn)以穩(wěn)定情緒,阿爾茨海默病或精神分裂癥等疾病如何影響感知和記憶等等?!?/span>
更廣泛地說,對意識的量子理解“能讓我們以一種更自然、更整體的方式與宇宙相連接,” Wiest 說。Wiest 計(jì)劃在該領(lǐng)域進(jìn)行未來研究,并希望在一本面向普通讀者的書中解釋和探索量子意識理論。
該研究表明麻醉劑通過與神經(jīng)元內(nèi)的微管結(jié)合而起作用,從而為意識的量子理論提供了重要證據(jù),同時(shí)重新引起了人們對麻醉中微管的關(guān)注。
摘要
目前認(rèn)為揮發(fā)性麻醉藥通過作用于一個(gè)或多個(gè)分子靶點(diǎn)(包括神經(jīng)離子通道、受體、線粒體、突觸蛋白和細(xì)胞骨架蛋白)導(dǎo)致無意識。包括異氟醚在內(nèi)的麻醉氣體與細(xì)胞骨架微管結(jié)合,減弱其量子光學(xué)效應(yīng),這可能是導(dǎo)致無意識的原因之一。這一可能性得到了以下發(fā)現(xiàn)的支持:由微管穩(wěn)定藥物組成的紫杉烷化療降低了人類癌癥患者手術(shù)麻醉的有效性。為了實(shí)驗(yàn)評估微管作為揮發(fā)性麻醉藥功能相關(guān)靶點(diǎn)的貢獻(xiàn),我們在雄性大鼠皮下注射溶劑或0.75 mg/kg腦穿透性微管穩(wěn)定藥物埃博霉素B (epoB),測量了4%異氟醚下翻正反射喪失(LORR)的潛伏期。注射epoB的大鼠平均需要多69秒才能通過LORR測量達(dá)到無意識狀態(tài)(p< 0.05)。這是一個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,對應(yīng)于1.9的標(biāo)準(zhǔn)化平均差異(Cohen′s d),表明“大”的標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)量。這種效應(yīng)不能由反復(fù)暴露于異氟烷的耐受性來解釋。我們的結(jié)果表明,麻醉氣體異氟醚與微管結(jié)合導(dǎo)致大鼠(可能還有人類和其他動(dòng)物)失去意識和目的性行為。這一發(fā)現(xiàn)符合將意識視為神經(jīng)微管量子物理狀態(tài)屬性的模型預(yù)測。