Traducido por el equipo de SOTT.net en español

¿Qué sucede en el cerebro cuando nuestra conciencia del mundo que nos rodea y de nosotros mismos se desvanece durante la anestesia general y el sueño normal?
Brain Studies
© University of Turku
Esta pregunta fundamental fue estudiada con novedosos diseños experimentales e imágenes funcionales del cerebro por científicos de Finlandia. Tuvieron éxito en separar los cambios específicos relacionados con la conciencia de los efectos globales generalizados, comúnmente malinterpretados como las correlaciones neuronales de la conciencia. Los efectos de la anestesia y el sueño en la actividad cerebral resultaron ser sorprendentemente similares. Estos novedosos hallazgos apuntan a un núcleo central común de la red cerebral que es fundamental para la conciencia humana.

Explicar las bases biológicas de la conciencia humana es uno de los mayores retos de la ciencia. Mientras que la pérdida y el retorno de la conciencia, regulada por las drogas o el sueño fisiológico, se han empleado como sistemas modelo en el estudio de la conciencia humana, los resultados de investigaciones anteriores han sido confundidos por muchas simplificaciones experimentales.
"Uno de los mayores desafíos ha sido diseñar una configuración en el que los datos del cerebro en diferentes estados difieran sólo en lo que respecta a la conciencia. Nuestro estudio supera muchos de los anteriores confusores, y por primera vez, revela los mecanismos neurales que subyacen a la conciencia conectada", dice Harry Scheinin, Docente en Farmacología, Anestesiólogo, e Investigador Principal del estudio de la University of Turku, Finland.
Una nueva e innovadora estructura experimental

La actividad cerebral se midió con tomografías por emisión de positrones (PET), imágenes durante diferentes estados de conciencia en dos experimentos separados en el mismo grupo de sujetos sanos. Las mediciones se hicieron durante la vigilia, aumentando y manteniendo constantes los niveles de dos agentes anestésicos y durante la vigilia de la privación del sueño y el sueño de Movimiento Ocular No Rápido (NREM).

En el primer experimento, los sujetos fueron asignados al azar para recibir propofol o dexmedetomidina (dos agentes anestésicos con diferentes mecanismos moleculares de acción) en incrementos graduales hasta que los sujetos ya no respondieran. En el estudio del sueño, se les permitió dormirse de forma natural. En ambos experimentos, fueron despertados para lograr una rápida recuperación hacia un estado de respuesta, seguido de entrevistas inmediatas y detalladas de las experiencias subjetivas del período anterior de no respuesta. Los estados anestésicos sin respuesta y las etapas de sueño NREM verificadas, en donde un informe posterior sobre el contenido mental incluido los no signos de conciencia del mundo circundante, indicaba un estado de desconexión en el estudio de los participantes. Es importante destacar que la dosis de la droga en el primer experimento no fue cambiada antes o durante el cambio en el estado de comportamiento de los sujetos.
"Este diseño experimental único fue la idea clave de nuestro estudio y nos permitió distinguir los cambios específicos del estado de conciencia de los efectos generales de la anestesia", explica Annalotta Scheinin, anestesióloga, candidata a doctorado y primera autor del documento.
Los investigadores descubrieron una común red cerebral central

Cuando las imágenes PET se compararon de cerebros receptivos y conectados con aquellas de los cerebros no receptivos y desconectados, los científicos descubrieron que la actividad del tálamo, las corticales cinguladas y los giros angulares se veían afectados independientemente del agente anestésico utilizado, la concentración de la droga y la dirección del cambio en el estado de conciencia (véase la figura). Se obtuvieron conclusiones sorprendentemente similares cuando se comparó el sueño fisiológico con la vigilia privada de sueño. Los cambios en la actividad cerebral fueron mucho más extensos cuando se compararon los estados desconectados con un estado totalmente despierto. Así pues, los hallazgos específicos de cada estado fueron distintos y separables de los efectos generales de la anestesia inducida por fármacos y del sueño natural, que incluían la supresión generalizada de la actividad cerebral en todas las áreas corticales.

Estos hallazgos identifican un núcleo central de la red cerebral que es fundamental para la conciencia humana.
"La anestesia general parece asemejarse al sueño normal más de lo que tradicionalmente se ha pensado Esta interpretación está, sin embargo, en línea con nuestros recientes hallazgos electrofisiológicos en otro estudio de anestesia", dice Harry Scheinin.
Brain Activity Scan
© University of TurkuDiferencias en la actividad cerebral entre los estados de conciencia conectados y desconectados estudiados con imágenes de tomografía por emisión de positrones (PET). La actividad del tálamo, anterior (ACC) y posterior corticosteroides cingulados (PCC), y el giro angular bilateral(AG) muestran las asociaciones más consistentes con el estado de conciencia (A = anestesia general, B = sueño). Las mismas estructuras cerebrales, que se desactivan cuando el estado de conciencia cambia a desconectado en la anestesia general o en el sueño natural (colores fríos en las columnas izquierdas), se reactivan al recuperar un estado conectado al salir de la anestesia (colores cálidos en las columnas derechas).

Las experiencias subjetivas son comunes durante la anestesia general


Curiosamente, la falta de respuesta rara vez denotaba inconsciencia (es decir, ausencia total de experiencias subjetivas), ya que la mayoría de los participantes informaron de experiencias generadas internamente, como los sueños, en las entrevistas. No se trata de un hallazgo totalmente nuevo, ya que los sueños suelen ser comunicados por los pacientes después de la anestesia general.
"Sin embargo, debido al mínimo retraso entre los despertares y las entrevistas, los resultados actuales añaden significativamente a nuestra comprensión de la naturaleza del estado anestésico. En contra de la creencia común, la pérdida total de la conciencia no es necesaria para el éxito de la anestesia general, ya que basta con desconectar las experiencias del paciente de lo que está pasando en la sala de operaciones", explica Annalotta Scheinin.
El nuevo estudio arroja luz sobre la naturaleza fundamental de la conciencia humana y aporta nueva información sobre las funciones cerebrales en los estados intermedios entre la vigilia y la inconsciencia completa. Estos hallazgos también pueden desafiar nuestra actual comprensión de la esencia de la anestesia general.

Los experimentos se llevaron a cabo en el Turku PET Centre como un esfuerzo conjunto de los grupos de investigación de Harry Scheinin, que estudia los mecanismos de la anestesia, y del profesor de Psicología Antti Revonsuo, que estudia la conciencia humana y el cerebro desde el punto de vista de la filosofía y la psicología, en colaboración con el profesor Michael Alkire de la University of California, Irvine, EE.UU. Turku PET Centre es un Instituto Nacional de Investigación de Finlandia establecido por la University of Turku, la Åbo Akademi University and Turku University Hospital. El estudio fue financiado por la Academy of Finland y Jane and Aatos Erkko Foundation.
El estudio fue publicado en el prestigioso Journal of Neuroscience (acceso abierto).

Más información: Dr. Harry Scheinin, harry.scheinin@utu.fi.