Kesadaran: Studi Otak Terobosan Menunjukkan Harapan bagi Pasien yang Tidak Sadar

Kesadaran manusia, lensa yang melaluinya kita mengalami kehidupan, adalah hal yang sulit untuk dijabarkan di otak - terutama pada orang yang pernah mengalami cedera otak traumatis dan tidak dapat memberi tahu kita bahwa otak mereka masih menjalankan fungsi penting itu.

Penelitian baru dirilis Rabu di Kemajuan Sains mengambil langkah besar ke depan dalam mengidentifikasi pola otak yang bertindak sebagai petunjuk apakah seseorang mungkin masih mengalami kesadaran, bahkan jika mereka tidak dapat memberi tahu kita sendiri.

Para ilmuwan berharap bahwa dengan mengidentifikasi pola-pola otak ini, suatu hari mereka mungkin dapat membantu pasien yang tidak responsif mendapatkan kembali kesadaran.

Makalah ini, pertama kali ditulis oleh ahli saraf kognitif dan klinis Athena Demertzi, Ph.D., didasarkan pada teori yang ada tentang bagaimana otak menghasilkan kesadaran. Kesadaran, pada tingkat tertentu, tampaknya terkait dengan konektivitas otak. Ketika kita tidak sadar, penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa wilayah otak berubah ke dalam, mengurangi upaya komunikasi dengan daerah lain yang jauh. Ketika kita tersandung pada LSD, otak menghasilkan berbagai jenis konektivitas, mengirimkan banyak sinyal antar wilayah, sebuah fenomena yang beberapa orang menjelaskan sebagai "kesadaran yang berubah".

Tetapi selama kesadaran sederhana dan sadar, otak terus mengirimkan sinyal di antara wilayah otak dan menciptakan pengalaman hidup yang jauh lebih besar daripada jumlah bagian-bagiannya.

Makalah ini mengidentifikasi pola aktivitas otak yang berbeda terkait dengan kesadaran, yang dapat membantu menerangi ketika pasien yang tidak responsif benar-benar beralih antara keadaan sadar dan tidak sadar:

"Bekerja dengan keluarga dan pengasuh pasien selama bertahun-tahun ini saya menyadari bahwa ada permintaan konstan untuk informasi tentang apa yang terjadi dengan kekasih mereka," kata Demertzi Terbalik. "Saya menganggap relevansi klinis dari temuan kami saat ini yang menjanjikan untuk memberikan informasi tentang keadaan kesadaran pada pasien, namun saya menemukan mereka layak divalidasi lebih lanjut sebelum kami menggunakannya sebagai biomarker klinis."

Bekerja dari Universitas Liége di Belgia, Demertzi memulai penyelidikannya dengan mengambil gambar fMRI dari 159 orang, termasuk individu yang sehat, orang-orang yang dibius, dan pasien dengan sindrom bangun yang tidak responsif - keadaan vegetatif di mana mata seseorang terbuka, tetapi mereka tidak menunjukkan tanda-tanda kesadaran. Demertzi menganalisis aktivitas dan keterhubungan 42 wilayah otak yang berbeda untuk menerangi pola tersebut. Secara keseluruhan, dia mengidentifikasi empat pola yang berbeda tetapi menemukan bahwa dua tampaknya menjadi yang paling berguna untuk menentukan kesadaran.

Yang pertama adalah pola satu, yang ia gambarkan sebagai "pola paling kompleks dalam hal kekayaan dalam cara daerah berkomunikasi satu sama lain." Pola satu, ia menjelaskan, adalah indikasi kesadaran dalam otak yang sehat. Pola lain yang dia perhatikan adalah pola empat, pola "koherensi rendah", yang berarti bahwa 42 wilayah yang dilacaknya tidak berkomunikasi dengan baik. Pola empat, ia menyarankan, menunjukkan ketidaksadaran (itu umumnya ditemukan pada orang-orang di bawah anestesi) - yang cocok dengan temuan sebelumnya.

Bagian baru tentang studi Demertzi adalah bahwa ia memperhatikan bahwa beberapa pasien yang tidak responsif cenderung beralih dari pola empat yang tidak responsif ke pola yang sangat responsif - bahkan dalam hitungan detik yang singkat.

"Apa yang ditunjukkan oleh penelitian kami adalah pasien yang tidak responsif, meskipun mereka menunjukkan pola koherensi rendah 4 yang jarang mereka tinggalkan, mereka juga memiliki contoh pola kompleks 1," jelasnya. “Karena itu, kami bertanya-tanya apakah suatu hari kami akan dapat menemukan konfigurasi otak sesaat ini tepat waktu, sehingga pilihan kami untuk intervensi ditargetkan dengan cara yang lebih spesifik, dengan merangsang dan karenanya mempertahankan bagian utara konfigurasi otak ini.”

Singkatnya, dia melihat saat ketika otak seseorang beralih dari pola empat yang tidak responsif ke pola yang berpotensi sehat sebagai peluang unik dan penting. Jika dokter dapat melakukan intervensi pada saat itu, dia berharap kami dapat membantu pasien dalam keadaan tidak responsif tahan untuk pola aktivitas otak yang berhubungan dengan kesadaran.

Apakah itu benar-benar akan membantu mereka kembali sepenuhnya ke keadaan sadar, yang terlibat masih sulit untuk dikatakan, Demertzi mengakui. Dia juga menambahkan bahwa beberapa keluarga yang mencoba memutuskan bagaimana melanjutkan dengan orang yang dicintai di negara bagian ini dapat menafsirkan temuannya secara berbeda. “Beberapa keluarga mungkin mempertimbangkan 'kehadiran kesadaran' penuh harapan dan mereka akan mengintensifkan upaya untuk memulihkannya,” tambahnya. "Sementara yang lain mungkin menganggapnya sebagai kondisi yang sangat terancam sehingga hidup tidak layak dijalani."

Dalam kedua kasus, penelitian ini memberikan landasan yang dapat dibangun oleh orang lain dalam upaya untuk memulihkan permanen kesadaran untuk mereka yang telah kehilangan itu.

Abstrak:

Mengadopsi kerangka dinamika otak sebagai landasan kesadaran manusia, kami menentukan apakah koordinasi sinyal dinamis menyediakan pola spesifik dan dapat digeneralisasikan yang berkaitan dengan keadaan sadar dan tidak sadar setelah kerusakan otak. Suatu pola dinamis dari sinyal pencitraan resonansi magnetik fungsional terkoordinasi dan antoordinat yang mengkarakterisasi individu sehat dan pasien dengan kesadaran minimal. Otak pasien yang tidak responsif menunjukkan terutama pola koherensi fase interareal yang rendah terutama dimediasi oleh konektivitas struktural, dan memiliki peluang lebih kecil untuk transisi antar pola. Pola kompleks lebih lanjut dikuatkan pada pasien dengan kognisi rahasia, yang dapat melakukan tugas pencitraan mental neuroimaging, memvalidasi implikasi pola ini dalam kesadaran. Anestesi meningkatkan kemungkinan pola yang kurang kompleks ke tingkat yang sama, memvalidasi implikasinya dalam ketidaksadaran. Hasil kami menetapkan bahwa kesadaran bersandar pada kemampuan otak untuk mempertahankan dinamika otak yang kaya dan membuka jalan untuk menentukan sidik jari spesifik dan keadaan sadar dari keadaan sadar dan tidak sadar.