近日，南方科技大学医学院宋学军团队在神经科学著名期刊《神经科学趋势》(Trends in Neurosciences)上以“Neurobiological basis of emergence of consciousness from Anesthesia”为题发表主编特约论文。该综述文章系统总结了迄今为止学界对麻醉和麻醉意识复苏的神经生物学机制的认识和理解。文章阐述了麻醉导致意识消失和意识复苏的神经生物学机制研究成果，解析归纳了相关科学研究的成果及其所涵盖解释的范围和边界，阐述了麻醉意识主动复苏的最新进展，并提出未来研究方向和亟待解决的关键问题。

关于意识的起源、消失和复苏，一直是哲学家、心理学家、医生和科学家最为关心和困惑的问题。尽管现代医学和科学技术进步为我们提供了很多可以观察意识存在、消失和恢复的机会，包括麻醉病人和植物人等情况。然而，我们对意识生物学本质的认识仍然十分有限。

自1840年代全身麻醉药被广泛应用于临床外科手术以来，全麻药诱导产生的可逆性意识消失和恢复已成为研究意识的理想生物学模型。意识是如何消失的、如何恢复的，我们依然知之甚少。

全麻药是如何导致意识消失的，共有三种理论假说，包括脂质学说（The lipid theory）、特异性蛋白质靶点学说（The specific protein targets theory）和神经网络学说（The neural circuit theory）。脂质理论(The Lipid Theory)在早期的研究中一直占主导地位，认为不同的麻醉药是通过单一、共通的机制，即通过溶解于细胞膜而起到麻醉作用。后来对于更多麻醉药的研究证明只有极少数麻醉药是通过此机制发挥重要作用。从20世纪80年代开始，特异性蛋白靶点理论(The Specific Protein Targets Theory) ”和“神经网络学说(The Neural Circuit Theory)”从不同的角度和层面对麻醉机制进行解释和阐述，推动了全麻原理的研究进程，具有重要的学术价值和实际意义，但还不能形成一个能够清楚阐明全麻原理的理论体系，更没有从本质上解释意识消失的生物学基础。

麻醉意识消失后，大脑如何重新获得意识，学界一直认为，麻醉意识恢复是麻醉药作用的逆向过程。

图1 麻醉意识恢复相关的神经环路和神经递质系统

图2 麻醉意识恢复相关的神经核团

麻醉意识“被动恢复理论”着眼于麻醉药的药理作用，认为麻醉恢复等于麻醉诱导的逆向过程；麻醉意识的“可控性”则着眼于外力对大脑核团和神经环路的控制而改变麻醉意识状态。这两种情况都是外部力量对于大脑的作用和干预，而麻醉意识恢复的主体——大脑的内在驱动力与麻醉意识恢复的关系则被忽略了。大脑在意识复苏过程中可能发挥非常重要甚至是决定性的作用。

麻醉导致意识消失后，下丘脑VPM核团中KCC2的快速降解导致GABAA受体介导的神经元去抑制效应，因此显著提高了局部神经网络的活性并启动神经环路的重建，驱动大脑走出意识消失的凶险境地。促进这一意识复苏过程的分子神经机制完全不同于麻醉停止后可直观观察到的行为学恢复过程，分子水平驱动意识复苏的努力在大脑被迫进入意识消失或极低意识状态（MRS）期（远早于可以观察到的行为恢复阶段）就已经开始并且一直持续。

图3 麻醉意识主动复苏的丘脑KCC2泛素化降解机制

文章指出麻醉意识复苏是一个受大脑内在驱动力控制的主动过程，这个主动复苏过程不依赖于全麻药的药理学作用靶点，其本质不是麻醉诱导作用的逆向过程，而是遵循了完全不同的规律和分子机制。阐明麻醉意识复苏和认知功能恢复的神经生物学机制，将帮助我们理解大脑运作的基本原理，揭示意识及其神经基础的本质规律。

该论文作者为宋学军和工学院合作博士后胡江建，南科大为唯一作者单位。

据悉，宋学军团队于2023年曾在Nature Neuroscience发表论文，首次揭示了麻醉意识复苏的大脑内在驱动机制。

文章链接：https://authors.elsevier.com/a/1ilsEbotq3zBX

供稿：医学院

通讯员：廖丹

图片：宋学军、胡江建

编辑：任奕霏