大腦皮層被認為是人們意識活動的主要區域。科學家以為麻醉藥就是麻醉這個區域的神經元,使它們不再活躍。新研究發現不是這樣,在麻醉藥的作用下,這個區域內特定類型的神經元反而變得更加活躍,而且出現同步的活動。

主要研究者之一馬丁·蒙茲(Martin Munz)介紹說,皮質層由多種類型的細胞構成,不同類型的細胞有不同的分工。麻醉藥作用於所有類型神經元上的信息受體。雖然它們所作用的受體不同,但是都能達到讓人失去意識的效果。

蒙茲說,他們想知道不同的麻醉藥對於神經元具有怎樣共同的藥理機制。結果意外地發現:皮層中一種特定的細胞——第五層錐體細胞(layer 5 pyramidal neuron)在麻醉藥的作用下,變得更加活躍。

另一位主要研究者阿瓊·巴里奧克(Arjun Bharioke)說:「所有的麻醉藥都會刺激第五層錐體細胞產生一種特定節律的活動。有意思的是,不同的麻醉藥引起不同的節律,有的慢一些,有的快一些。不過,所有麻醉藥的一個共同點是,它們所引起的神經元活動是同步的。也就是說,當它們被(藥物)激活的時候,出現的活動都是同步的。我們把這叫做『神經元同步』」。

研究稱,第五層錐體細胞是大腦皮層主要的信息輸出中心,也是皮層不同區域之間聯繫的橋樑。換句話說,第五層錐體細胞不僅負責皮層內各個區域之間的溝通,也負責皮層與大腦其它區域的溝通。然而,這些細胞的同步活動限制了皮層所能夠輸出的信息。

巴里奧克解釋說,這就像球賽上觀眾發出的聲音:在賽前,觀眾各自分組交談,在清醒的狀態下,皮層內第五層錐體細胞有著各自的活動;入球的時候,觀眾都為自己的球隊加油和歡呼,發出一致的聲音,在麻醉狀態下,第五層錐體細胞被刺激產生同步的活動。這就限制了這些細胞所輸出的信息內容,只輸出統一的信息。

以前的研究以為,麻醉狀態下,大腦皮層與其它區域的聯繫被切斷導致失去意識。這份新研究了解了產生這項現象更確切的機制:其實是大腦皮層能夠輸出的信息被減少導致的。

第三位合作研究者亞歷山德拉·布里格納爾(Alexandra Brignall)說:「經歷過手術麻醉的人都知道,麻醉藥的藥效很強。但是麻醉藥並不容易掌握,在手術的時候,醫生得隨時監控患者被麻醉的情況,既不能太深、也不能太淺。對麻醉藥如何作用於大腦的機制了解得越多越好。這有助於研究人員研發新藥,標靶腦部與意識相關的特定細胞。」

這份研究4月21日發表於《神經元》(Neuron)期刊。#

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