一項關于麻醉的新研究已經得出了關于大腦意識物質基礎的重要結果。

維斯理學院

9月3日

幾十年來，神經科學中最基本也最令人困惑的問題之一是：大腦意識的物質基礎是什么？大多數(shù)研究人員支持基于經典物理學的經典模型，而少數(shù)研究人員則認為意識在本質上必須是量子的，并且其大腦基礎是神經元內“微管”蛋白的集體量子振動。

維斯理學院（Wellesley College）教授 Mike Wiest 和一組維斯理學院本科生進行的新研究，通過研究麻醉如何影響大腦，得出了與這一爭論相關的重要實驗結果。

Wiest 和他的研究團隊發(fā)現(xiàn)，當他們給大鼠注射一種與微管結合的藥物時，大鼠在吸入麻醉氣體后陷入無意識狀態(tài)所需的時間明顯延長。研究結果近日發(fā)表在《神經病學雜志》（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

“因為我們不知道還有其他（即）什么物質能與微管結合，所以這一發(fā)現(xiàn)支持了微管是麻醉劑作用靶點的觀點，” Wiest 說。

這項研究結果為理解意識的物理基礎提供了新的線索，并可能有助于開發(fā)新的麻醉劑和治療藥物。“傳統(tǒng)上認為，麻醉劑與微管的結合通常會降低腦部活動，導致無意識狀態(tài)，” Wiest 說，“這一發(fā)現(xiàn)支持了意識的量子模型。”

Wiest 是維斯理學院神經科學的副教授，他表示，關于意識的經典/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，我們就將進入對‘我們是誰’這一問題的理解新時代，”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問題的思考，例如昏迷患者或非人類動物是否有意識，神秘藥物如鋰如何調節(jié)意識體驗以穩(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 計劃在該領域進行未來研究，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院學生包括 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教授和維斯理學院的學生Jess Lopes、Emeline Gaunce和Derin Timuçin

該研究表明麻醉劑通過與神經元內的微管結合而起作用，從而為意識的量子理論提供了重要證據(jù)，同時重新引起了人們對麻醉中微管的關注。

創(chuàng)立于1870年的維斯理學院

摘要

目前認為揮發(fā)性麻醉藥通過作用于一個或多個分子靶點(包括神經離子通道、受體、線粒體、突觸蛋白和細胞骨架蛋白)導致無意識。包括異氟醚在內的麻醉氣體與細胞骨架微管結合，減弱其量子光學效應，這可能是導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麻醉的有效性。為了實驗評估微管作為揮發(fā)性麻醉藥功能相關靶點的貢獻，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測量達到無意識狀態(tài)(p< 0.05)。這是一個統(tǒng)計學顯著差異，對應于1.9的標準化平均差異(Cohen′s d)，表明“大”的標準化效應量。這種效應不能由反復暴露于異氟烷的耐受性來解釋。我們的結果表明，麻醉氣體異氟醚與微管結合導致大鼠(可能還有人類和其他動物)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微管量子物理狀態(tài)屬性的模型預測。

參考文獻

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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       原文標題 : 關于麻醉的新研究揭示了關于意識本質的重要線索