De neurale handtekening van verminderd bewustzijn in mensen

Ons bewustzijn fluctueert binnen een continuüm van globale 'brain states': van fysiologische slaap en wakkere stadia tot bewustzijnsstoornissen onder algemene anesthesie en bij hersenschade (disorders of consciousness, DOC). Traditioneel wordt de aanwezigheid van bewustzijn afgeleid op basis van ons reactievermogen, maar deze methode schiet soms tekort om de onderliggende brain state te weerspiegelen: afwezig reactievermogen sluit residueel bewustzijn niet uit. fMRI en elektrofysiologische studies tonen de centrale rol van het thalamocorticaal systeem in het mediëren van ons bewustzijn. Echter tonen deze geen causaliteit en hoge spatiotemporele resolutie, waardoor de exacte mechanismen van en capaciteit tot herstel bij acute DOC onduidelijk blijven. In de CONSCIUS-studie (Connectivity and Neural Signatures of Consciousness in Unresponsive States) zullen we DOC patiënten includeren met acute hersenletsels die geïmplanteerd zijn met hybride diepte-elektroden in het thalamocorticaal systeem, voor monitoring van epileptische activiteit. Het doel is om het continuüm van epileptische activiteit en cortical spreading depolarizations in kaart te brengen en hun impact op thalamocorticale activiteit te meten. Meer fundamenteel willen we neurale biomarkers en profielen van neurale (re)activiteit ontdekken onderliggend aan deze bewustzijnsstoornissen. Enerzijds zullen we de neurale activiteit op de hoogste spatiotemporele resolutie meten via intracraniële elektrodes in thalamische en corticale gebieden. Anderzijds kunnen we de aanwezigheid van of capaciteit tot residueel bewustzijn decoderen op basis neurale (re)activiteit en complexiteit, via causale micro-macrostimulatie technieken. Een identiek principe zal worden toegepast tijdens slaap, algemene anesthesie en de wakkere toestand. Samenvattend is ons doel om neurale responsiviteit binnen het spectrum van verminderd bewustzijn te onderzoeken via invasieve registraties en neuromodulatie in mensen. Dit kan bijdragen tot verbeterde diagnose, prognose en communicatie via brain-machine interfaces (BMI).