關(guān)于麻醉的新研究揭示了關(guān)于意識本質(zhì)的重要線索

2024-09-09 17:59

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。

維斯理學(xué)院

9月3日

幾十年來，神經(jīng)科學(xué)中最基本也最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》（最新影響因子：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。“傳統(tǒng)上認(rèn)為，麻醉劑與微管的結(jié)合通常會(huì)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。”

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。”

微管示意圖（非本研究中圖片）

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。

與 Wiest 合作撰寫該論文的維斯理學(xué)院學(xué)生包括 Sana Khan、Yixiang Huang、Derin Timucin、Shantelle Bailey、Sophia Lee、Jessica Lopes、Emeline Gaunce、Jasmine Mosberger、Michelle Zhan、Bothina Abdelrahman 和 Xiran Zeng。

從左起：Mike Wiest教授和維斯理學(xué)院的學(xué)生Jess Lopes、Emeline Gaunce和Derin Timuçin

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。

創(chuàng)立于1870年的維斯理學(xué)院

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)顯著差異，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。

參考文獻(xiàn)

Source：Wellesley College

Wellesley team’s new research on anesthesia unlocks important clues about the nature of consciousness

Reference：

Sana Khan, Yixiang Huang, Derin Timuçin, Shantelle Bailey, Sophia Lee, Jessica Lopes, Emeline Gaunce, Jasmine Mosberger, Michelle Zhan, Bothina Abdelrahman, Xiran Zeng, Michael C. Wiest. Microtubule-Stabilizer Epothilone B Delays Anesthetic-Induced Unconsciousness in Rats. eneuro, 2024; 11 (8): ENEURO.0291-24.2024 DOI: 10.1523/ENEURO.0291-24.2024

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原文標(biāo)題 : 關(guān)于麻醉的新研究揭示了關(guān)于意識本質(zhì)的重要線索