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意識と麻酔⑧ [anesthesiology]

Consciousness and Anesthesia

Science. 2008 Nov 7; 322(5903): 876-880

まとめ

麻酔薬の作用機序および作動部位は種類によって異なるのだが、大半の麻酔薬は下頭頂小葉周囲に位置する視床後外側核を直接的または間接的な標的として作用する。おそらく、内側皮質核も多くの麻酔薬の作用標的である。内側と外側のどちらの核が作用標的として重要なのかを解明するのは今後の課題である。前頭葉の各皮質領域が遂行機能(行動管理機能)や内省検討機能の発揮に不可欠なのか否かも、未解明である。第二に、麻酔薬による意識消失は、この視床皮質系後側の抑制だけによるものではなく、視床皮質系を構成する区域同士の機能的結合の破綻も一役買っている。第三に、通常は音声指示に対する反応の有無によって意識の有無を評価すれば事足りるが、場合によってはこの方法では判断を誤ることがある。最後に、現在までに蓄積された実験データの背景機序を説明するのに好都合な理論的体系によれば、意識があるという状態を支えているのは、異なる状態のレパートリーを豊富に持つ統合されまとまった系である。この理論体系を踏まえると、麻酔薬によって意識が消失するのは、統合を妨げるか(=特定の領域同士の相互作用を阻害する)、情報量を減らすか(=皮質間ネットワークが取り得る活動パターンの種類を減らす)のいずれかの機序によると考えられる。意識についての他の理論体系では、global workplaceとの接続や、ニューロンが大規模な連携を形成することが重視されている。このような他の理論体系によっても、本論文で紹介した多くの知見を説明することができる。特に、皮質の統合性が果たす役割については、他の理論体系でも十分説明がつく。以上の理論のいずれもが、より特異的な作用を持つ薬剤の開発につながったり、麻酔薬が意識に及ぼす影響をより正確にモニターしたり、意識の神経基盤を明らかにする手段として麻酔を行ったりする際に役立つであろう。

教訓 麻酔薬による意識消失には、視床皮質系の抑制と、視床皮質系を構成する区域同士の機能的結合の破綻が関与しているようです。

参考

information integration theory of consciousness
この論文の著者(Tononi)が提唱している理論。意識は、その瞬間の特定の状態だけでなく、他にも様々な状態をとり得る。つまり、可能な無数のレパートリーの中から選択された特定の意識状態が、そのときの意識である。したがって、意識は膨大な情報量を持っていると言える。「情報」とは、システムがとりうる状態の時間的、空間的パターンのことである。パターンの数が意識状態のレパートリーである。意識はひとつのまとまった統合体として体験される。意識を個別の要素に分解することはできない。つまり、意識には「情報の統合information integration」という性質がある。意識を生み出す脳のシステムは、膨大な情報を生み出しながら、それらを統合しているのである。脳内の部分要素間の相互情報量で計られる情報的つながりが最も強い一群のグループを、メイン・コンプレックス(main complex)と呼び、このメイン・コンプレックスの範囲が人間の持つ意識体験の範囲と対応すると推測されている(メイン・コンプレックスとして具体的には視床皮質系が想定されている)。そしてメイン・コンプレックス内での各要素の情報論的な結合関係と活動状態とが、体験される意識経験の内容を決めているのではないかと考えられている。

神経ダーウィニズム(神経細胞群選択説;Theory of Neuronal Group Selection)
Edelmanが脳の活動と意識との因果関係を説明するために提唱した理論。脳の複雑なネットワークは、神経回路の自然選択によって形成される。たとえ不測の事態が生じても、これまで培った価値を判断基準にして、様々な組み合わせの神経回路群のうちから適応度に応じて淘汰選択されるのである。生物の進化と同様に、個々の脳においても価値や報酬に適したシナプス集団が生き残るのである。そして、それらが次の行動を生み出す基盤となる。という考え方で、脳の情報伝達のメカニズムが意識を生み出すことを大局的に説明している。

ダイナミック・コア仮説
EdelmanとTononiが提唱した理論。意識の持つ様々な特性を実現させるシステムとして、機能的集合体という概念を導入。機能的集合体は、脳内に広く分散した多様なニューロン群が再入力性回路を介してダイナミックに相互作用するシステム(主に視床皮質系に存在する)である。局所および複数の脳領域間における並列的かつ双方向的な再入力性回路によって神経活動の時空間的な協調性が実現される。この再入力性回路で結ばれた機能的集合体は、高度な複雑性と統合性を備えたシステムであり、ダイナミック・コアと名付けられている。コアは信号を主にコア自身の中でやりとりし、その再入力性の信号のやりとりが意識状態を生み出すと考えられている。

global workplace theory
我々は意識を有することによって脳内に並列分散的に進行し続ける機能処理工程 (知覚、ワーキングメモリ、内言語、想像など)に接続することができる。意識を持ちこのようなworkplaceに接続することによって認識という機能の調整と制御が可能となる。つまり、意識は脳内のネットワーク同士を接続するシステムと言える。

意識の神経基盤(neural correlates of consciousness)
意識を成立させている脳のメカニズムを指す。特定の意識体験を起こすのに必要な最小のニューロンのメカニズムとプロセスのこと。

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