一项关于麻醉的新研究已经得出了关于大脑意识物质基础的重要结果。

维斯理学院

9月3日

几十年来，神经科学中最基本也最令人困惑的问题之一是：大脑意识的物质基础是什么？大多数研究人员支持基于经典物理学的经典模型，而少数研究人员则认为意识在本质上必须是量子的，并且其大脑基础是神经元内“微管”蛋白的集体量子振动。

维斯理学院（Wellesley College）教授 Mike Wiest 和一组维斯理学院本科生进行的新研究，通过研究麻醉如何影响大脑，得出了与这一争论相关的重要实验结果。

Wiest 和他的研究团队发现，当他们给大鼠注射一种与微管结合的药物时，大鼠在吸入麻醉气体后陷入无意识状态所需的时间明显延长。研究结果近日发表在《神经病学杂志》（eNeuro）上。论文题目“微管稳定剂埃博霉素B延迟大鼠麻醉诱导的无意识状态”（Microtubule-Stabilizer Epothilone B Delays Anesthetic-Induced Unconsciousness in Rats）。

研究于2024年8月15日发表在《eNeuro》（最新影响因子：2.7）杂志上

“因为我们不知道还有其他（即）什么物质能与微管结合，所以这一发现支持了微管是麻醉剂作用靶点的观点，” Wiest 说。

这项研究结果为理解意识的物理基础提供了新的线索，并可能有助于开发新的麻醉剂和治疗药物。“传统上认为，麻醉剂与微管的结合通常会降低脑部活动，导致无意识状态，” Wiest 说，“这一发现支持了意识的量子模型。”

Wiest 是维斯理学院神经科学的副教授，他表示，关于意识的经典/量子之争的重要性难以言喻。“一旦人们普遍接受意识是一种量子现象，我们就将进入对‘我们是谁’这一问题的理解新时代，”他说。

这种新方法“将有助于我们更好地理解麻醉剂的工作原理，并将塑造我们对一系列相关问题的思考，例如昏迷患者或非人类动物是否有意识，神秘药物如锂如何调节意识体验以稳定情绪，阿尔茨海默病或精神分裂症等疾病如何影响感知和记忆等等。”

微管示意图（非本研究中图片）

更广泛地说，对意识的量子理解“能让我们以一种更自然、更整体的方式与宇宙相连接，” Wiest 说。Wiest 计划在该领域进行未来研究，并希望在一本面向普通读者的书中解释和探索量子意识理论。

与 Wiest 合作撰写该论文的维斯理学院学生包括 Sana Khan、Yixiang Huang、Derin Timucin、Shantelle Bailey、Sophia Lee、Jessica Lopes、Emeline Gaunce、Jasmine Mosberger、Michelle Zhan、Bothina Abdelrahman 和 Xiran Zeng。

从左起：Mike Wiest教授和维斯理学院的学生Jess Lopes、Emeline Gaunce和Derin Timuçin

该研究表明麻醉剂通过与神经元内的微管结合而起作用，从而为意识的量子理论提供了重要证据，同时重新引起了人们对麻醉中微管的关注。

创立于1870年的维斯理学院

摘要

目前认为挥发性麻醉药通过作用于一个或多个分子靶点(包括神经离子通道、受体、线粒体、突触蛋白和细胞骨架蛋白)导致无意识。包括异氟醚在内的麻醉气体与细胞骨架微管结合，减弱其量子光学效应，这可能是导致无意识的原因之一。这一可能性得到了以下发现的支持：由微管稳定药物组成的紫杉烷化疗降低了人类癌症患者手术麻醉的有效性。为了实验评估微管作为挥发性麻醉药功能相关靶点的贡献，我们在雄性大鼠皮下注射溶剂或0.75 mg/kg脑穿透性微管稳定药物埃博霉素B (epoB)，测量了4%异氟醚下翻正反射丧失(LORR)的潜伏期。注射epoB的大鼠平均需要多69秒才能通过LORR测量达到无意识状态(p< 0.05)。这是一个统计学显著差异，对应于1.9的标准化平均差异(Cohen′s d)，表明“大”的标准化效应量。这种效应不能由反复暴露于异氟烷的耐受性来解释。我们的结果表明，麻醉气体异氟醚与微管结合导致大鼠(可能还有人类和其他动物)失去意识和目的性行为。这一发现符合将意识视为神经微管量子物理状态属性的模型预测。

参考文献

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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       原文标题 : 关于麻醉的新研究揭示了关于意识本质的重要线索