我們的大腦如何產生意識？為什麼我們在麻醉期間會丟失呢？有研究表明，意識取決於大腦區分特定的感覺輸入和大量其他選擇的能力，就像能夠在眾多結果中選擇一個一樣。
確實，多項研究已經在解剖學宏觀尺度上，即在大腦區域的水平上，確定了豐富的皮質活動靜止狀態。但是，由哥倫比亞大學領導的研究小組假設，一個人在任何時候區分一組備選方案的能力，都應植根於局部神經元集合水平的活動或微觀狀態的模式，即功能結構神經迴路的塊。
哥倫比亞大學拉斐爾·尤斯特(Rafael Yuste)實驗室的研究人員，在此類研究中使用了小鼠體內的細胞分辨率體內雙光子鈣成像，以研究麻醉期間神經元微狀態的局部組成變化。研究小組發現，麻醉會通過減少皮層中的網絡微狀態和神經元集成，來破壞神經模式的數量，並在兩名人類受試者的微電極陣列記錄中證實了這一發現。他們的研究結果近日在《細胞系統》雜誌上發表。
“這項研究很重要，因為它將意識的本質帶到了神經元迴路的水平，” Yuste實驗室主任，哥倫比亞生物科學與神經科學教授Rafael Yuste說。哥倫比亞大學數據科學研究所成員，發起人尤斯特(Yuste)補充說：“它提供了一種智慧的線索，可以解釋由於病理或麻醉藥而導致的小神經元群的協調改變如何導致意識改變。”
論文的主要作者邁克爾·文澤爾說，一種流行的觀點認為，儘管mLOC與功能連接的宏觀崩潰相關，但仍顯示出類似於清醒狀態的動態，但以孤立和孤立的方式顯示。“儘管這表明LOC源自大腦各個區域的神經活動失調，但我們發現在mLOC期間，本地網絡動態發生了巨大變化。我們的結果表明，意識喪失可能是由於局部微電路的改變而引起的，其次是在宏觀連通性上產生缺陷。”在研究時曾是拉斐爾·尤斯特實驗室(Rafael Yuste Lab)副研究員的溫澤爾補充道。
這項研究“在醫學上引起的意識喪失中減少了皮質微狀態和神經元集合的庫”，為理解局部神經元集合的動力學如何有助於意識狀態的喪失或出現提供了基礎。作者指出，關於局部迴路在意識喪失或獲得中的作用的機理研究仍然具有挑戰性。
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