Мультимодальная МРТ выявляет стволовые связи, поддерживающие бодрствование в человеческом сознании

Сознание состоит из возбудимости (т. е. бодрствования) и осознавания. Значительный прогресс достигнут в картировании корковых сетей, лежащих в основе осознавания в человеческом мозге, однако знание о подкорковых сетях, поддерживающих возбудимость у человека, неполно. В данной работе мы стремились картировать связность предложенной подкорковой сети возбудимости, поддерживающей бодрствование в человеческом мозге, аналогичной корковой сети по умолчанию (default mode network, DMN), показанной как участвующая в осознаваннии. Мы интегрировали данные ex vivo диффузионной магнитно-резонансной томографии (МРТ) трёх человеческих мозгов, полученных при аутопсии у неврологически нормальных лиц, с иммуногистохимическим окрашиванием подкорковых срезов мозга. Мы идентифицировали узлы предложенной сети восходящей базовой возбудимости (default ascending arousal network, dAAN) в стволе мозга, гипоталамусе, таламусе и базальном предмозговье. Детерминистская и вероятностная трактографическая анализы данных ex vivo диффузионной МРТ выявили проекционные, ассоциативные и комиссуральные пути, связывающие узлы dAAN между собой и с узлами DMN. Дополняющие анализы in vivo 7-тесловой функциональной МРТ в состоянии покоя из Human Connectome Project выявили дофаминергическую вентральную покрышечную область (ventral tegmental area) среднего мозга как широко связанную «узловую» структуру на стыке подкорковой сети возбудимости и корковой сети осознавания. Наши методы сетевого аутопсийного анализа и данные по связности предлагают предполагаемую нейроанатомическую архитектуру для интеграции возбудимости и осознавания в человеческом сознании.