Mecanismes cerebrals de consciència conscient: detectar, polsar, canviar i ondular

Resum

La consciència és un camp fascinant de la investigació en neurociència on les preguntes sovint superen en nombre les respostes. Defensem un enfocament obert i optimista on els mecanismes convergents en neurociència puguin proporcionar una comprensió satisfactòria de la consciència.

La neurociència és l'estudi científic del sistema nerviós, i la memòria és una capacitat important dels éssers humans. Hi ha una relació inseparable entre tots dos. Els resultats de la investigació en neurociència mostren que la memòria està determinada per l'estructura i la funció de les sinapsis entre les neurones del cervell. Per tant, podem concloure: la neurociència i la memòria estan estretament relacionades.

La investigació en neurociència ens ha donat una millor comprensió de com funciona la memòria humana. Les neurones del nostre cervell estan connectades mitjançant sinapsis i transmeten informació. Aquest procés de transferència i emmagatzematge d'informació constitueix la nostra memòria. Per tant, la investigació en neurociència no només ens pot ajudar a entendre millor la naturalesa de la memòria, sinó que també pot proporcionar mètodes i eines efectives per millorar les capacitats de memòria individuals.

Al mateix temps, la memòria també té una gran importància per a la investigació en neurociència. Quan entenem les diferències en la capacitat de memòria entre diferents poblacions, podem utilitzar els resultats de la neurociència per trobar solucions per millorar la memòria.

Val a dir que quan entenem la relació entre neurociència i memòria, no hem d'equiparar la millora de la memòria amb la millora de la funció de les cèl·lules nervioses. Hauríem de considerar-lo com un procés integral, que inclou molts factors, com ara la dieta, l'exercici, el son i altres hàbits de vida, així com la comunicació interpersonal, l'estil d'aprenentatge, les aficions, etc. Per tant, dominant les habilitats relacionades amb la vida i l'estudi, podem optimitzar la nostra memòria en gran mesura.

En conjunt, la neurociència i la memòria estan inextricablement lligades. Hem d'utilitzar una actitud positiva per entendre la relació entre la neurociència i la memòria, millorar la nostra memòria i tenir una millor reserva de coneixement. Es pot veure que hem de millorar la nostra memòria. Cistanche pot millorar significativament la nostra memòria perquè el Cistanche és un material medicinal tradicional xinès amb molts efectes únics, un dels quals és millorar la memòria. L'eficàcia de la carn picada prové de la varietat d'ingredients actius que conté, com l'àcid carboxílic, polisacàrids, flavonoides, etc. Aquests ingredients poden promoure la salut del cervell a través de diversos canals.

Feu clic per conèixer suplements per millorar la memòria

Primer revisem diverses característiques de l'activitat neuronal conscient, inclosa la implicació de sistemes dedicats per al contingut i els nivells de consciència, la distinció i la superposició de mecanismes que contribueixen als estats conscients i la consciència conscient dels esdeveniments transitoris, les transicions no lineals i la implicació de xarxes a gran escala, i finalment el nexe temporal on es produeix la consciència conscient d'esdeveniments discrets quan es troben els mecanismes d'atenció i la memòria. Aquestes consideracions i noves troballes experimentals recents ens porten a proposar una hipòtesi inclusiva que implica quatre fases iniciades poc després d'un estímul sensorial extern: (1) Detectar: ​​els circuits corticals i subcorticals primaris i superiors detecten l'estímul i el seleccionen per a la percepció conscient. (2)

Pols: una pujada neuromoduladora transitòria i massiva a les xarxes subcortical-corticals d'excitació i protagonisme amplifica els senyals que permeten continuar la percepció conscient. (3)

Commutador: les xarxes que poden interferir amb el processament conscient estan desactivades. (4) Ona: el processament seqüencial a través de regions corticals jeràrquiques inferiors a superiors produeix un percepte totalment format, codificat en la memòria de treball frontoparietal i els sistemes de memòria episòdica temporal temporal per a un informe posterior de l'experiència.

El marc plantejat aquí pretén ser no exclusiu i fomenta la incorporació d'altres mecanismes amb més progrés. En última instància, de la mateixa manera que molts mecanismes de la biologia junts distingeixen els éssers vius dels no vius, molts mecanismes de la neurociència poden separar de manera sinèrgica l'activitat neuronal conscient de la no conscient.

Paraules clau

consciència; tàlem; mecanismes; atenció; subcortical; memòria.

Introducció

La majoria de la gent està d'acord que marca la diferència si ets conscient o no. Tanmateix, hi ha un desacord generalitzat sobre què és exactament la consciència i com explicar-la. Alguns argumenten que la veritable comprensió de la consciència depèn de les experiències internes, que no es poden explicar completament mitjançant enfocaments científics que es basen inherentment en l'observació externa. No obstant això, aquí assumirem que la neurociència pot proporcionar coneixements valuosos sobre la naturalesa de la consciència.

Com altres temes desafiants de la ciència, com ara la definició de la vida, ens aproparem a la consciència descrivint les seves propietats i característiques importants en lloc d'esforçar-nos per una definició única concisa o simple. Potser és precisament aquesta riquesa i aquesta bella complexitat, compartida amb altres fenòmens biològics importants, la que crea la intuïció que les explicacions simples o seques de la consciència són inacceptables. La consciència no és senzilla, però tampoc ho són els circuits neuronals o les neurones. Tant de bo, una major comprensió i apreciació dels mecanismes neuronals complexos i elegants que poden contribuir de manera sinèrgica conduirà finalment a una explicació neurocientífica satisfactòria per a la consciència.

S'han ofert moltes teories per explicar la consciència, discutides amb detall en altres llocs i que no revisarem aquí (Dehaene 2014; Koch i altres 2016; Lamme 2006; Lau i Rosenthal 2011; Tononi i altres 2016). En canvi, ens basarem en treballs anteriors per oferir una nova hipòtesi destinada a sintetitzar diversos mecanismes en neurociència que junts poden produir consciència. Aquest compte no és exclusiu; més aviat, postulem —de nou com l'estudi biològic de la vida mateixa— que la consciència s'entén millor a través d'una combinació sinèrgica de múltiples mecanismes complexos en lloc d'un únic mecanisme simple. Primer discutirem diverses propietats i característiques importants de la consciència; després presentem la hipòtesi de detecció, pols, commutació i ona per unificar aquestes característiques en el context de troballes experimentals recents; abans de recórrer finalment a direccions futures i preguntes sense resposta.

Contingut de consciència, nivell de consciència i sistema de consciència

Els neuròlegs Plum i Posner (1972) van descriure la consciència com a tenint dos components:

1. Contingut de la consciència

2. Nivell de consciència

El contingut de la consciència és el substrat sobre el qual actua la consciència i inclou sistemes sensorials, motors, emocionals i mnemotècnics organitzats jeràrquicament que treballen a múltiples nivells. El contingut de la consciència comprèn la majoria dels sistemes investigats per la neurociència, incloses les vies sensorials i motrius, la memòria, les emocions i els impulsos, el llenguatge, la funció executiva, el processament visual o sensorial, la planificació motora, etc. (Fig. 1). Cadascun dels continguts individuals de la consciència es pot veure afectat per una disfunció focal que altera selectivament un mòdul específic mentre deixa altres funcions relativament intactes (Heilman i Valenstein 2003; Mesulam 2000). Per exemple, si les vies visuals estan danyades, una persona pot tenir la consciència visual deteriorada, però pot continuar tenint experiències normals en altres dominis. Si algú té danys a les xarxes del llenguatge, la seva consciència del llenguatge es pot alterar mentre altres experiències no verbals continuen sense obstacles.

En canvi, els sistemes neuronals que controlen el nivell de consciència sovint actuen conjuntament sobre molts dels continguts de la consciència, produint efectes més globals sobre la consciència (Giacino i altres 2018; Laureys i altres 2015; Posner i altres 2019; Schiff 2008). Ens referim a les xarxes cerebrals especialitzades corticals i subcorticals que regulen el nivell de consciència com a sistema de consciència, en analogia amb altres sistemes funcionals principals del cervell, com el sistema motor, el sistema somatosensorial, etc. (Blumenfeld 2009; Fig. 2). El sistema de consciència controla el nivell de consciència i, per tant, regula l'accés a tots els continguts de la consciència.

Això passa a través de tres processos diferents però relacionats que mantenen (1) l'alerta, (2) l'atenció i (3) la consciència d'un mateix i de l'entorn (AAA mnemotècnica). Les xarxes del sistema de consciència que controlen aquestes funcions inclouen els sistemes d'excitació del tronc cerebral superior, talàmic, hipotalàmic i basal (Li i altres 2021; McCormick i altres 2015; Motelow i Blumenfeld 2014; Parvizi i Damasio 2001; Redinbaugh i altres; Saper 202020; altres 2015). i altres 2001; Steriade i McCarley 2010), juntament amb l'escorça d'associació d'ordre superior medial i lateral (Corbetta i Shulman 2002; Dosenbach i altres 2008; Menon i Uddin 2010; Raichle i Snyder 2007; Seeley i altres 2007; see Fig. 2).

Altres estructures com el claustre, els ganglis basals, el nucli accumbens i el cerebel també poden tenir un paper (Crick i Koch 2005; Li i altres 2021; Middleton i Strick 2000; Schiff 2010; Schmahmann 2019). Les diverses xarxes corticals i subcorticals del sistema de consciència es superposen en les seves contribucions a l'alerta, l'atenció i la consciència.

Tot i que la neuroanatomia de la consciència és relativament coneguda (Blumenfeld 2015; Fig. 2), els mecanismes neurofisiològics que generen la consciència segueixen sent poc coneguts. Per entendre la fisiologia de la consciència i com contribueixen els components neuroanatòmics del sistema de consciència, cal considerar com es produeix la consciència al llarg del temps.'

Estats conscients i esdeveniments conscients

Els estats de consciència són situacions en què un determinat nivell de consciència dura un període relativament llarg. Els diferents estats de consciència inclouen son, vigília, somnolència, vigilància elevada o trastorns de la consciència com ara coma, estat de consciència mínima o convulsions epilèptiques. Els estats de consciència depenen de xarxes de sistemes de consciència cortical i subcortical que controlen el nivell de consciència durant períodes prolongats (vegeu la figura 2). En canvi, en els esdeveniments conscients hi ha una consciència conscient més breu, generalment d'una sensació, acció, pensament o combinació específica d'aquests per formar una experiència. Els treballs recents suggereixen que les mateixes xarxes de sistemes de consciència cortical-subcortical conegudes per regular el nivell de consciència en escales de temps més llargues en estats de consciència també controlen dinàmicament el nivell de consciència en escales de temps molt més curtes durant esdeveniments conscients breus (Chica i altres 2016; Kronemer i altres 2021). ; Li i altres 2021; Sarter i Lustig 2019; Schiff i altres 2013; Warren i altres 2015).

La consciència és no lineal i implica xarxes cerebrals a gran escala

Altres dues propietats importants de la consciència són la no linealitat i la implicació de xarxes neuronals a gran escala al cervell. Les transicions no lineals entre estats de consciència són habituals, com tots experimentem quan tornem bruscament a un estat d'alerta mentre estem adormits durant una conferència, o com passa en persones amb epilèpsia on la gravetat de la consciència deteriorada durant les convulsions tendeix a distribuir-se bimodalment.

Per descomptat, hi ha gradacions en el nivell de consciència, i la consciència no és un fenomen estrictament de tot o res; tanmateix, les transicions en el nivell de consciència entre estats solen produir-se de manera no lineal (Cunningham i altres 2014; Del Cul i altres 2007; Saper i altres 2001). De la mateixa manera, els processos no lineals són importants per a l'experiència d'esdeveniments conscients. Un treball recent interessant de nombrosos laboratoris ha demostrat que, tot i que les respostes neuronals a nivells inferiors tendeixen a graduar-se de manera més lineal en resposta a la força de l'estímul (per exemple, senyals a l'escorça visual primària), les respostes neuronals d'ordre superior posteriors són molt no lineals (Del Cul i altres). 2007; Fisch i altres 2009; Herman i altres 2019; Noy i altres 2015; van Vugt i altres 2018).

Això produeix senyals no lineals en àrees corticals d'ordre superior que s'amplifican massivament per a esdeveniments percebuts conscientment versus no percebuts. A més, tant els estats conscients com els esdeveniments conscients impliquen xarxes neuronals a gran escala al cervell. Molts estudis convergents sobre la consciència normal, així com els trastorns de la consciència, han demostrat que la consciència és "gran" al cervell, és a dir, que quan es produeix la consciència sol implicar xarxes corticals i subcorticals àmpliament distribuïdes en ambdós hemisferis (Baars 2005; Dehaene 2014; Koch 2004; Laureys i altres 2015; Posner i altres 2019; Schiff 2008; Steriade i McCarley 2005; Tononi i altres 2016). Aquesta àmplia implicació de la consciència en xarxa està d'acord amb la seva importància funcional crucial i els seus beneficis de supervivència, proporcionant robustesa i redundància que poden tenir avantatges evolutius.

Línia temporal de la consciència

Quan les persones utilitzen la paraula "conscient" en el discurs habitual, solen significar (1) no inconscient (és a dir, no en coma o somni sense somnis) o (2) consciència conscient d'alguna cosa. Els mecanismes que eviten la inconsciència i mantenen un estat d'alerta normal d'excitació són menys controvertits (Posner i altres 2019; Steriade i McCarley 2010). Per tant, ara parlarem específicament dels mecanismes més esquitius de la consciència conscient amb més detall. Ens centrarem en la consciència conscient dels esdeveniments perquè aquests s'han estudiat més activament. Encara que en realitat la consciència conscient pot ocórrer en més d'un continu (Huk i altres 2018), i és possible ser conscient de coses que no succeeixen en un moment determinat en el temps, la consciència d'esdeveniments discrets és molt més fàcil d'estudiar experimentalment. . Per tant, la consciència conscient dels esdeveniments pot servir com a "E. coli de la investigació de la consciència", proporcionant un sistema model senzill, amb resultats extrapolats i interpretats de manera més àmplia, tot i que s'han de preservar totes les precaucions adequades per a un model simplificat.

Els esdeveniments conscients es poden descriure com ocorren en una línia de temps de la consciència (Fig. 3). Diversos investigadors han distingit recentment entre els mecanismes neuronals que contribueixen a l'esdeveniment conscient en si i altres mecanismes que poden precedir-lo o seguir-lo però que no formen, en sentit estricte, part de la consciència (Aru i altres 2012; Pitts i altres 2014a; Tsuchiya i altres 2015). Utilitzarem l'exemple d'un estímul extern breu, com l'aparició transitòria d'una cara en el camp visual (representada per la fletxa vermella en el moment 0 de la figura 3), per discutir aquests conceptes. Precursors importants o requisits previs de la consciència poden contribuir a que un esdeveniment arribi o no a la consciència conscient.

Aquests precursors de la consciència inclouen el nivell d'alerta i excitació, la vigilància o anticipació de l'atenció, les experiències prèvies relacionades amb un esdeveniment proper, l'estat motivacional i la fase d'oscil·lacions cerebrals com el ritme alfa (Boly i altres 2007; González-Garcia i altres). 2018; Libet i altres 1983; Mathewson i altres 2009; Palva i altres 2005; Sadaghiani i altres 2009; Wyart i Tallon-Baudry 2009). Després de l'esdeveniment conscient, es poden produir diverses conseqüències de la consciència (vegeu la figura 3).

Aquests inclouen l'anomenat processament post-perceptual, la codificació de la informació en sistemes de memòria i la preparació per a informes o descripcions posteriors de l'experiència en un moment posterior (Aru i altres 2012; Pitts i altres 2014a; Tsuchiya i altres 2015). Entre els precursors i les conseqüències de la consciència es troba el propi esdeveniment conscient, que probablement duri entre 200 i 300 ms (la durada exacta és controvertida). L'esdeveniment conscient està representat a la figura 3 per una caixa verda en lloc de la famosa caixa negra amb l'esperit esperançador que finalment es pugui explicar a partir de la biologia.

Atenció, memòria i consciència

Anem a provar d'obrir la caixa verda. Tornarem a utilitzar la breu aparició d'un estímul visual en el temps zero com a exemple d'esdeveniment conscient. Tanmateix, els mateixos conceptes es podrien aplicar a qualsevol estímul sensorial extern (visual, auditiu, tàctil, etc.), així com a l'acció motriu, o a un pensament, memòria o sentiment intern, qualsevol dels quals podria servir de contingut. de la consciència (vegeu la figura 1). Com hem comentat, és probable que l'excitació i l'atenció siguin necessàries, però potser no són suficients per a la consciència. Al llarg de la línia de temps de la consciència (vegeu la figura 3), el compromís atencional és necessari en el moment de l'estímul perquè un esdeveniment visual assoleixi la consciència conscient (Simons i Chabris 1999). A més de l'atenció, la memòria proporciona pistes importants sobre els mecanismes de la consciència.

Perquè un esdeveniment conscient s'utilitzi per a operacions cognitives posteriors ha d'entrar a les àrees de memòria de treball frontoparietal dorsal (Carver i altres 2018; Goldman-Rakic ​​1996; Persuh i altres 2018). A més, per estar disponible per a un reportatge posterior com a memòria o experiència declarativa episòdica, ha d'arribar als circuits de memòria temporal medial (Hassabis i altres 2007; Squire i Wixted 2011; Tulving 2002). Així, els sistemes de memòria s'han d'activar durant o cap al final de l'esdeveniment conscient (vegeu la figura 3). La caixa verda o esdeveniment conscient es troba, doncs, al nexe o transició temporal entre els sistemes d'atenció i de memòria, o, en definitiva, la consciència és on l'atenció es troba amb la memòria.

Tanmateix, no es recorden tots els esdeveniments conscients. És possible ser conscient d'alguna cosa en un moment, però no recordar-la després, ja sigui per amnèsia o simplement per oblit normal. Per tant, la consciència no és el mateix que la codificació de la memòria, sinó que pot representar l'etapa just abans de la codificació de la memòria, on una memòria potencial arriba a la porta d'entrada als sistemes de memòria en regions com el lòbul temporal medial. De la mateixa manera, és possible activar mecanismes d'atenció sense formar una experiència conscient. Per exemple, algunes accions que impliquen una atenció substancial, com ara conduir un cotxe, es poden produir en gran mesura automàticament, on es produeixen múltiples esdeveniments assistits que no formen part de la consciència. La consciència de la consciència, per tant, no és idèntica a l'atenció. Es necessiten ingredients neuronals addicionals per a un esdeveniment que crida l'atenció per arribar també a la consciència conscient.

Detecció, pols, commutació i ona

Què passa durant el pas de l'atenció a la memòria? Ara presentarem un nou marc per investigar esdeveniments conscients, anomenat hipòtesi de detecció, pols, commutació i ona (Fig. 4). La present hipòtesi es basa i incorpora teories i troballes anteriors juntament amb treballs recents sobre la neurociència de la consciència del meu laboratori. Tornant a l'exemple d'un estímul visual breu en el moment 0, poc després de l'estímul (<100 ms), primary cortices are activated, specifically the visual cortex in this case. To detect the stimulus, signals interact with higher cortical areas including the frontal eye fields and other frontoparietal regions (Bisley and Goldberg 2010; Gregoriou and others 2009; Thompson and Schall 1999) as well as subcortical areas such as the midbrain tectum (Bollimunta and others 2018; Knudsen 2011. see Fig. 4, "Detect"). We recently found support for a rapid early cortical detection network based on human electrocorticography analysis with both visual and auditory stimuli (Christison-Lagay and others 2018; Herman and others 2019; Khalaf and others 2021 [unpublished data]; Kwon and others 2021).

Els estímuls detectats conscientment desencadenen els tres passos següents entre 200 i 300 ms. En el primer d'aquests passos, els sistemes d'excitació subcortical proporcionen un pols transitori dinàmic que facilita els posteriors senyals corticals massius no lineals necessaris per a la consciència (vegeu la figura 4, "Puls"). Com ja hem comentat, altres teories avalen la "ignició" cortical no lineal en la percepció conscient; tanmateix, els sistemes d'excitació subcortical solen tenir un paper més lent i permissiu en l'atenció sostinguda. En canvi, hipotetitzem que un pols d'excitació subcortical precoç transitori o un augment neuromodulador millora les xarxes corticals de manera dinàmica, facilitant i amplificant la implicació cerebral ràpida i generalitzada en la consciència. Recentment hem trobat proves que donen suport a un pols d'excitació subcortical-cortical transitòria precoç en la percepció visual humana basada tant en fMRI (ressonància magnètica funcional) com en enregistraments directes del tàlem humà (Christison-Lagay i altres 2018; Kronemer i altres 2021; Li i altres). 2021). Tingueu en compte que els passos de "detecció" i "pols" se superposen a les xarxes subcorticals i corticals de rellevància de baix a dalt descrites anteriorment per a l'atenció (Kinomura i altres, 1996; Menon i Uddin, 2010; Sarter i Lustig, 2019; Schiff i altres, 2013; Seeley i altres, 2007). .

A continuació, s'apaga l'activitat en xarxes específiques per evitar que interfereixin amb el processament en curs de l'estímul conscient, en aquest cas incloent l'escorça visual primària, les àrees de la xarxa de detecció frontoparietal i la xarxa en mode predeterminat (vegeu la figura 4). , "Interruptor"). Presentem la hipòtesi que aquestes disminucions en l'activitat poden "fraccionar" els esdeveniments conscients en moments discrets, o servir altres funcions per controlar o enfocar selectivament el flux d'informació. Per exemple, se sap que la disminució de l'activitat es produeix a les xarxes en mode predeterminat en moments en què l'atenció interna està desactivada i l'atenció externa està activada (Herman i altres 2019; Li i altres 2019; Miller i altres 2009; Ossandón i altres 2011; Raichle). i Snyder 2007; Singh i Fawcett 2008). A més de les disminucions sostingudes de l'activitat de la xarxa en mode predeterminat, recentment hem trobat que els estímuls visuals percebuts conscientment produeixen una disminució transitòria de l'escorça visual primària així com en xarxes de detecció d'ordre superior a uns 350 ms després de la presentació de l'estímul (Herman i altres 2019). El moment d'aquestes disminucions coincideix amb el parpelleig d'atenció o el període psicològic refractari i, per tant, pot contribuir a limitar les entrades potencialment distraents durant el processament conscient (Dux i Marois 2009; Hindi Attar i altres 2010; Li i altres 2013; Sergent i altres 2005).

Finalment, una àmplia onada de processament jeràrquic escombra les àrees corticals inferiors a les més altes (incloent-hi els fluxos visuals dorsal i ventral en aquest cas) per processar completament l'esdeveniment abans que sigui codificat en la memòria de treball frontoparietal i els sistemes de memòria episòdica temporal medial (Fig. 4). , "Onada"). Les parts anteriors de l'ona es poden considerar part del propi esdeveniment conscient; tanmateix, el processament post-perceptiu continuat necessari per a la codificació de la memòria completa i la preparació per a l'informe posterior es barreja amb les conseqüències posteriors de la consciència (Fig. 3). Hem trobat una onada d'activitat cortical augmentada d'esquena a davant a través de xarxes corticals d'associació organitzades jeràrquicament a una velocitat d'aproximadament 150 mm/s basat en enregistraments d'EEG intracranial (electroencefalografia) amb estímuls visuals percebuts conscientment (Herman i altres 2019). També es va observar una onada similar d'activitat cap endavant amb una percepció conscient dels estímuls auditius (Christison-Lagay i altres 2018). En ambdós estudis, l'ona no es va observar amb estímuls visuals o auditius idèntics que no es van percebre conscientment. Curiosament, vam trobar que part de l'activitat de les ones a les xarxes frontoparietals es va mantenir molt després que s'acabés l'estímul (Herman i altres, 2019). El treball recent amb fMRI i EEG utilitzant paradigmes independents de l'informe per provar la percepció conscient suggereix que les primeres parts de l'ona estan relacionades amb la consciència, mentre que les parts posteriors de l'ona estan implicades en el processament post-perceptual (Kronemer i altres 2021; Pitts i altres 2014b).

Preguntes sense resposta i treball futur

La hipòtesi de detecció, pols, commutació i ona té com a objectiu resumir diversos mecanismes clau al llarg de la línia de temps de la consciència, omplint el buit entre els precursors i les conseqüències de la consciència amb una seqüència plausible d'esdeveniments neuronals. La hipòtesi compleix les característiques de la consciència que hem descrit, inclosos els sistemes dedicats que aporten els continguts de la consciència per a modalitats específiques com la visió, l'oïda, l'acció, etc. (Fig. 1); sistemes més generals que controlen el nivell de consciència a través del sistema de consciència (Fig. 2); control dinàmic moment a moment del nivell de consciència que permet la consciència conscient d'esdeveniments discrets; transicions no lineals i amplificació que condueixen a la implicació de xarxes cerebrals a gran escala; i una ràpida seqüència de mecanismes neuronals dins de la "caixa verda" a la línia de temps de la consciència (Figs. 3 i 4) que permeten que l'atenció es trobi amb la memòria.

Tot i que hipòtesis detallades i comprovables d'aquest tipus contribueixen en gran mesura a explicar els mecanismes de consciència conscient, encara queden moltes preguntes importants. Per exemple, els mecanismes de la bifurcació crucial on un esdeveniment entra o no a la consciència requereixen molta investigació addicional. Curiosament, durant un breu temps després que es produeixin els esdeveniments, encara poden entrar a la consciència si es torna a centrar l'atenció en ells (Sperling 1960). Això crea preguntes intrigants sobre quan passa exactament la consciència i quin subconjunt d'informació al cervell representa en cada moment la consciència versus el material no conscient, una qüestió de debat en curs (Aru i Bachmann 2017; Mack i altres 2018).

Una pregunta relacionada és si es necessita o no alguna forma de reflexió enrere o metacognició per a la consciència (Fleming i altres 2012; Mazor i altres 2020). Alguns postulen que la consciència requereix la construcció d'un model informatiu o l'atribució d'atenció a un mateix o als altres (Graziano 2020; Wilkerson i altres 2020). D'alguna manera, la pregunta és definitòria, semblant a la famosa pregunta de si un arbre que cau al bosc sense ningú al voltant per sentir-lo fa un so. La consciència conscient requereix la consciència d'aquesta consciència, o no? De nou, el temps pot ser molt rellevant per a aquesta pregunta. Presumiblement, la consciència simple es produeix més a prop de l'esdeveniment, mentre que la consciència es pot produir amb cert retard.

El paper de la valència emocional i el valor, potser participant en el pols modulador o altres passos de la hipòtesi descrita anteriorment, també requereix una investigació addicional extensa. Per exemple, treballs recents han demostrat la implicació del nucli accumbens en la percepció visual conscient (Kronemer i altres 2021). De manera similar al paper de l'emoció i la motivació en l'atenció, les contribucions límbiques poden ajudar a determinar què és important, què és important i, per tant, entra a la consciència (Damasio i Damasio 2021; Romer Thomsen i altres 2011).

El "problema de l'enllaç" és un tema important no resolt en la investigació de la consciència, preguntant com, per exemple, quan tens una taronja, aspectes dispars, com el color, la sensació, l'olor, la ubicació i el temps, s'uneixen per formar un conjunt unificat. experiència (Singer 2001). Els aspectes de l'interruptor i de l'ona que impliquen sistemes temporals corticals i medials superiors descrits anteriorment poden contribuir a la unió, però els detalls requereixen molta més investigació. Algunes pistes poden provenir de trastorns clínics com la síndrome de Balint on el dany parietal dorsolateral bilateral fractura la unió normal de l'experiència visual en fragments més petits desconnectats (Barton 2011).

Una altra qüestió important és com els mecanismes del tipus descrit aquí poden crear una experiència viva, subjectiva i personal (perspectiva en primera persona) de consciència, tant d'un mateix com del món extern (Blanke i altres 2015; Lou i altres 2017). ; Schaefer i Northoff 2017). De nou, algunes pistes poden provenir de trastorns clínics com la síndrome d'hemineglect, on el dany, més freqüentment al lòbul parietal dret, pot fer que els individus no siguin conscients de tot el costat esquerre de l'univers, inclòs el costat esquerre del seu jo (Heilman i altres 2000).

Encara que la línia de temps de la consciència és una heurística útil per a esdeveniments externs breus, especialment en el domini sensorial, el moment i els mecanismes de la consciència es tornen més complicats quan es considera (1) la consciència dels pensaments interns on el moment de l'esdeveniment és menys clar; (2) consciència de les accions motrius en les quals alguns aspectes de la consciència poden ocórrer tant abans com després de l'esdeveniment extern; i (3) experiències naturalistes més contínues on el temps és menys clar en contrast amb els esdeveniments únics discrets i senzills sovint estudiats experimentalment.

Els avenços en molts camps contribuiran a respondre aquestes preguntes en els propers anys. Les idees vindran d'avenços emocionants en la neurociència de l'atenció, la memòria, la percepció, l'excitació, l'emoció, la motivació, la presa de decisions, la funció executiva, la imatge mental i altres temes relacionats, inclosa la investigació dirigida directament a l'estudi de la consciència. Bona part de la neurociència es podria considerar "investigació de la consciència encoberta", perquè alguns investigadors prefereixen evitar el terme consciència, però encara contribueixen d'una manera important a aquest camp fascinant d'investigació. Com hem comentat, com que la consciència és fonamentalment important, és probable que una convergència de múltiples mecanismes neuronals robusts funcioni junts per proporcionar consciència en lloc d'un únic mecanisme. Si continuem perseguint una millor comprensió del cervell, esperem que ens apropem a explicar la relació entre l'activitat cerebral i el pensament conscient, que és un dels grans misteris restants de la ciència moderna.

Finançament

L'autor(s) va revelar la recepció del següent suport financer per a la investigació, l'autoria i/o la publicació d'aquest article: Aquest treball va comptar amb el suport de NIH/NINDS UG3/UH3 NS112826, R37 NS100901, R01 NS066974, R01 NS096082 NS096082 NS112826, R01 , per la Fundació Loughridge Williams i per la família Betsy i Jonathan Blattmachr.

Referències

Aru J, Bachmann T. 2017. L'expectativa crea alguna cosa del no-res: el paper de l'atenció en la memòria icònica reconsiderat. Conscious Cogn 53:203–10. [PubMed: 28687418]

2.Aru J, Bachmann T, Singer W, Melloni L. 2012. Distilling the neural correlates of consciousness. Neurosci Biobehav Rev 36:737–46. [PubMed: 22192881]

3. Baars BJ. 2005. Teoria global de l'espai de treball de la consciència: cap a una neurociència cognitiva de l'experiència humana. Prog Brain Res 150:45–53. [PubMed: 16186014]

4. Barton JJ. 2011. Trastorns del processament visual superior. Handb Clin Neurol 102:223–61. [PubMed: 21601069]

5.Bisley JW, Goldberg ME. 2010. Atenció, intenció i prioritat al lòbul parietal. Annu Rev Neurosci 33:1–21. [PubMed: 20192813]

6.Blanke O, Slater M, Serino A. 2015. Principis conductuals, neuronals i computacionals de l'autoconsciència corporal. Neurona 88:145–66. [PubMed: 26447578]

7. Blumenfeld H 2009. Epilèpsia i consciència. A: Laureys S, Tononi G, eds. La neurologia de la consciència: neurociència cognitiva i neuropatologia. Premsa Acadèmica. pàg. 15–30.

8. Blumenfeld H 2015. Bases neuroanatòmiques de la consciència. A: Gosseries O, Laureys S, Tononi G, eds. La neurologia de la consciència. 2a ed. Elsevier.

9. Blumenfeld H 2022. Neuroanatomia a través de casos clínics. 3a ed. Sinauer Associates, Oxford University Press.

10.Bollimunta A, Bogadhi AR, Krauzlis RJ. 2018. Comparació del camp ocular frontal i les contribucions del col·licul superior a l'atenció espacial encoberta. Nat Commun 9:3553. [PubMed: 30177726]

11.Boly M, Balteau E, Schnakers C, Degueldre C, Moonen G, Luxen A i altres. 2007. Les fluctuacions de l'activitat cerebral inicial prediuen la percepció somatosensorial en humans. Proc Natl Acad Sci US 104:12187–92. [PubMed: 17616583]

12.Carver FW, Rubinstein DY, Gerlich AH, Fradkin SI, Holroyd T, Coppola R. 2018. Alta gamma prefrontal durant una tasca de memòria de treball magnetoencefalogràfica. Hum Brain Map 40:1774–85. [PubMed: 30556224]

13.Chica AB, Bayle DJ, Botta F, Bartolomeo P, Paz-Alonso PM. 2016. Interaccions entre l'alerta fàsica i la consciència a la xarxa frontoestriatal. Sci Rep 6:31868. [PubMed: 27555378]

14.Christison-Lagay KL, Micek C, Kronemer SI, Forman S, Aksen M, Abdel-Aty A i altres. 2018. Investigar la percepció auditiva conscient amb una tasca llindar i EEG intracranial. Soc Neurosci Abstracts 2018, resum núm. 78907.

15.Corbetta M, Shulman GL. 2002. Control de l'atenció dirigida a objectius i impulsada per estímuls al cervell. Nat Rev Neurosci 3:201–15. [PubMed: 11994752]

For more information:1950477648nn@gmail.com