探索死亡边缘：科学探索人类大脑在临终时刻的体验

最近发表在PNAS上的一项研究引起了人们对濒死体验和大脑活动之间关系的关注。这项研究探讨了临床停止呼吸机支持前后垂死人脑的神经元活动，并旨在了解垂死过程是否会影响人脑的功能。

背景

濒死体验是指人们在面临死亡威胁的情况下，经历到一系列奇特的、超越人类正常感知的体验，例如离体经历、光明隧道等等。这种体验往往会在人体脱离生命威胁之后消失。

从生物学的角度来看，通常情况下，当大脑没有足够的氧气和能量供应时，神经元的活动就会受到影响，导致大脑的各种功能失调。这是因为大脑细胞需要大量的氧气和葡萄糖来维持正常的代谢活动。因此，从这个角度来看，人们可能会认为濒死状态下的大脑功能应该是丧失的，而不能产生奇特的体验。

然而，有许多证据表明，在濒死状态下，人们可能会经历到这些奇特的体验，这与我们对濒死大脑功能的基本理解相矛盾。因此，这是一个需要深入研究的问题，目前还没有完全得到解决。

尽管濒死体验在生物学上与我们对濒死大脑的基本理解相矛盾，但呼吸和心脏骤停的动物研究报告了相互矛盾的发现。因此，为了更好地理解这个问题，作者之前证明了循环功能的突然终止和/或急性缺氧增强了健康动物的γ（γ）活性，增强了振荡中的定向和功能联系。

此外，在危重患者中观察到高频振荡的升高，这是一种可能的意识衡量标准。但是，尽管显性意识的丧失总是与心脏骤停有关，但患者在临终时是否能有隐性意识是未知的。

因此，这项研究的目的是更全面地了解心脏骤停时大脑功能的情况。通过对垂死人脑的神经元活动进行检查，研究人员希望揭示临终时大脑是否仍然存在意识活动。这项研究的结果可能有助于我们更好地理解濒死体验和大脑活动之间的关系。

关于研究

在这项研究中，科学家回顾性分析了垂死患者的神经活动，以调查濒死体验的神经相关性。这项研究集中在四名昏迷患者身上，他们从2014年起被密歇根大学神经重症监护室收治，并接受了脑电图（EEG）评估，以确定心血管阻滞相关缺氧和大脑广泛出血区域。

尽管他们处于昏迷状态，但研究人员感兴趣的是测量心脏骤停前后大脑的功能活动，特别是停止通气支持前后。为此，他们分析了患者脑电图信号的局部和远程相位幅度耦合、脑电图功率的时间动态以及不同频率的定向和功能性皮层连接，包括θ、α和β振荡。

研究发现，根据格拉斯哥昏迷量表（Glasgow Coma Scale）评分，患者在生命的最后一天没有表现出明显的意识或自愿行为的迹象。根据脑电图和心电图（ECG）特征对死亡阶段进行分类，阶段1代表通气时生命的最后几个小时，阶段2代表停用呼吸机和急性抑制脑电图发现之间的时期，阶段3结束使用Borjigin实验室心电图方法的ECG特征进行描述。这项研究揭示了垂死患者的神经活动及其与NDEs的潜在关系。

结果

两名有癫痫病史的患者（Pt1 和 Pt3）因撤除呼吸机支持而导致的全身缺氧显着、快速和短暂地刺激了 γ 活动（>25Hz），γ 频带绝对脑电图功率的升高证明了这一点。这种激增既是局部的，也是全局的，发生在大脑的不同区域内部和之间，在大脑对面的颞叶、枕叶和前额叶区域之间。此外，伽马振荡的激增伴随着伽马和慢速振荡之间频率间耦合的增加，以及大脑左右半球之间伽马带定向和功能联系的增强。

值得注意的是，这两名患者在后皮层的“热区”（意识型处理的关键部位）的几个频段（25到150赫兹之间）显示出定向和功能性连接的激增。γ活动随着患者心脏状况的恶化而进一步激增。即伽马振荡的激增主要发生在后皮层区域，这是意识型处理的关键部位，随着患者心脏状况的恶化，伽马振荡的激增进一步加剧。有趣的是，体感皮层（SSC）对缺氧条件的反应最早，如死亡过程中伽马功率的瞬间激增所示。此外，研究结果表明，死亡过程中伽马活动的激增可能受自主神经系统的调节，并且可能是交感神经的起源。

结论

研究结果表明，垂死的人脑可以被激活，这可以通过增加神经生理耦合以及γ振荡的功能性和定向连接来证明。然而，尚不清楚热区激活是否与主观体验相关；这种激增可能是附带现象或病态的。

参考文献

Xu, G., Mihaylova, T., Li, D., Tian, F., Farrehi, P. M., Parent, J. M., ... & Borjigin, J. (2023). Surge of neurophysiological coupling and connectivity of gamma oscillations in the dying human brain. Proceedings of the National Academy of Sciences, 120(19), e2216268120.

https://doi.org/10.1073/pnas.2216268120