Ответ имеет важные последствия для понимания здоровья мозга, начиная от комы, когда человек жив, но не может двигаться или реагировать на окружающую среду, до хирургической анестезии и изменения мыслительных процессов при шизофрении.

Новый подход с использованием функциональной МРТ, метода визуализации, который позволяет видеть и измерять активность мозга по изменениям кровотока с течением времени, дает новое представление о том, как мы описываем и изучаем состояния сознания.

“Сознание - сложная штука, и изучать его - все равно что разгадывать сложившийся кубик Рубика”, - говорит Зируи Хуан, доктор философии, доцент-исследователь кафедры анестезиологии Медицинской школы Мичиганского университета. “Если вы посмотрите только на одну поверхность, вы можете быть сбиты с толку тем, как она организована. Вам нужно работать над головоломкой, рассматривая все измерения”.

Когда дело доходит до сознания, эти измерения могут включать в себя 
1) возбудимость, то есть способность мозга бодрствовать; 
2) осознанность, или то, что мы на самом деле испытываем, например, покраснение розы; 
3) организацию органов чувств, или то, как образы, звуки и чувства сплетаются воедино, чтобы создайте наш бесшовный сознательный опыт.

Однако на протяжении десятилетий эти измерения рассматривались только концептуально, без какого-либо сопоставления с самой мозговой деятельностью. В исследовании Хуанга, Джорджа Машура, доктора медицинских наук, доктора философии, профессора и заведующего кафедрой анестезиологии и основателя Центра науки о сознании, и Энтони Худетца, доктора медицинских наук, доктора философии, директора Центра науки о сознании, исследователи стремились найти эти измерения разума в геометрии мозга.

Как правило, исследования визуализации мозга оценивают отдельные, четко определенные области мозга. Чтобы понять это, рассмотрим штат Колорадо на карте Соединенных Штатов. Он имеет очень четкие границы почти прямоугольной формы.

Однако границы, разделяющие, например, Колорадо и Вайоминг, являются произвольными. В отличие от этого, изучение топологии гор в Колорадо и Вайоминге дает вам более информативное, естественное представление о регионе. Исследователи сделали нечто очень похожее в этом исследовании нейровизуализации: вместо того, чтобы смотреть на четко определенные области мозга, они исследовали топологию или градиенты между областями мозга.

Чтобы разработать карту этих так называемых корковых градиентов сознания, команда использовала данные МРТ участников исследования, которые были в сознании, под наркозом, в состоянии комы или у которых были психиатрические диагнозы, такие как шизофрения.

Затем команда смогла упорядочить записи из 400 различных областей мозга по градиентам и сравнить, как они меняются в зависимости от этих состояний или диагнозов. Они обнаружили три корковых градиента, которые, казалось, соответствовали измерениям сознания, включая возбудимость, осознанность и сенсорную организацию.

“То, что раньше отображалось только как полезная диаграмма сознательных состояний, теперь может быть отображено в самом мозге”, - сказал Худец, старший автор исследования.

“Наше исследование открывает новый взгляд на связь между сознанием и мозгом”, - сказал Хуан. Кроме того, он отмечает, что полученные результаты имеют потенциал для разработки диагнозов или оценки состояния мозга у неврологических пациентов.

“Эта статья представляет собой важный вклад в науку о сознании и соответствует нашей миссии по достижению более глубокого понимания при одновременном продвижении клинической помощи”, - сказал Машур.