Sokféle patológiás folyamat okozhat különböző fokú MTÁ-kat. A legtöbb ilyen betegség közvetlenül (magában az agyban jön létre) vagy közvetetten (a periférián) érinti az agynak azon részeit, amelyek az éberség-kóma tengelyen hoznak létre olyan drámai változásokat, mint a homályállapot, aluszékonyság, kábulat és kóma. A regionális agyi elváltozásokat úgy, mint a nagyfokú deefferentáció és deafferentáció (pl. gerincvelő sérülés vagy ALS / amiotrófiás laterálszklerózis esetén) jelen tanulmányban nem tárgyaljuk, mivel ezek általában jól körülírható funkciók károsodásával járnak, a tudat zavara nélkül. Mindamellett a társuló pszichológiai zavarok – mint pl. az úgynevezett locked-in szindróma- iránt fokozódik a tudományos érdeklődés és az új eszközök kifejlesztésével lehetővé vált a kommunikáció ezekkel a betegekkel (Birbaumer és mtsai., 1999). Ezen kívül sok más degeneratív, fejlődési és organikus agyi betegség is létezik, amelyek a tudat változásával járnak (pl. Alzheimer-kór, Parkinson-kór, Lewy-testes demencia, frontotemporális demencia). Habár fenomenológiai szempontból sokszor feljegyezték ezeket a változásokat, kevés szisztematikus vizsgálat készült a szubjektív élmények és a specifikus agyi eltérések kapcsolatáról. Az empirikus adatok hiányban pedig az agyi betegségeket jelen tanulmányban nem tárgyaljuk.

Pszichotikus zavarok

A pszichózisban megfigyelhető tudatos tapasztalattal összefüggő változások egyre inkább a kognitív idegtudományok központi témájává válnak, ezt pedig jól példázza a hallucinációkkal és téveszmékkel, valamint a kognitív folyamatok szétesésével és a pszichés funkciók szétbomlásával definiálható skizofrénia. Egyik uralkodó elmélet szerint a tudati változásokat a nem megfelelő agyi régiók között létrejövő nem megfelelő kapcsolódások okozzák (Fletcher, 1998; Lawrie és mtsai., 2002). Ezt a megközelítést támasztja alá, hogy frontális fehérállományban zavart szenvedő metakromatikus leukodisztrófiás betegek, olyan kognitív tünetek mutatnak, mint a gondolkodási zavarok, hallucinációk és téveszmék (Hyde, Ziegler és Weinberger, 1992). Ezen kívül, a fenciklidin, ami gátolja az N-metil-D-aszparát glutamáterg transzmissziót, pozitív pszichotikus tüneteket okoz (Thornberg és Saklad, 1996). Tudománytörténet szempontból a hasított agyi modellekből kiindulva a diszkonnektivitási elmélet miatt kezdték el kutatni az agyféltekék közötti kapcsolatokat skizofrén betegek esetében, ez pedig elvezetett ahhoz a felvetéshez, hogy a strukturális diszkonnektivitás bizonyítása nélkül is feltételezhető az agyféltekék kommunikációjának zavara [pusztán funkcionális szempontból (a szerk.)] (Gruzelier, 1979; Nasrallah, 1985).

Az egyik vezető hipotézis szerint temporálisan szétkapcsolódott és abnormális mintázatú elektromos hullámtevékenységek vezetnek az abnormális mentális működésekhez. Ebben az elméletben továbbá fontos szerep jut a thalamokortikális kapcsolati köröknek is. Érdemes figyelembe venni, hogy az első elektrofiziológiai bizonyítékok szerint a gamma oszcillációk 40 Hz-es körüli értékei kapcsolják össze tudatos észlelésért felelős agyi régiókat (Llinas és Pare, 1991). Llinas, Ribary, Joliot és Wang (1994) azt feltételezték, hogy a tudatos tapasztalatot specifikus és nem specifikus thalamo-kortikális rendszerek aktivitása hozza létre, amelyek egy speciális magot létrehozva határozzák meg az éberség és a kontextus szintjeit. Ennek értelmében a hallucinációk olyan fokozott figyelmi állapotnak tekinthetőek, ahol a figyelem megfelelő külső szenzoros inger hiányában a szelf általi aktivitásra irányul. Ezt az elképzelést támasztja továbbá, hogy összefüggést találtak a gamma aktivitás és a hallucinációk között olyan betegek esetében, akiknél először pszeudoszomatikus hallucinációkat találtak, később pedig skizofrénként diagnosztizálták őket (Baldeweg, Spence, Hirsch és Gruzelier, 1998). Az elméletek alátámasztására később neuromagnetikus felvételeket is készítettek. Tononi és Edelman (2000) bemutatták, hogy a tudatos tapasztalatot sok különféle neurális csoport segíti elő, amelyek a különböző állapotoknak megfelelően oszlanak el a thalamokotikális rendszerben. A kortiko-thalamikus és kortiko-kortikális visszatérő interakciókon keresztül ezek gyorsan kapcsolódnak egymáshoz egy integrált idegi folyamatban vagy egy funkcionális klaszterben. Ezek után a tudatos tapasztalattal a neuromagnetikus válasz erősebbé válik és a klaszter egyre inkább kiterjed a frontális, parietális, temporális és occipitális kérgek felé is. Ez viszont együtt jár a távoli agyi régiók közötti koherencia megnövekedésével, amit az idegcsoportok közötti erős és gyors interakció jellemez, ebben viszont nagy egyéni különbségek lehetségesek. Tononi és Edelman (2000) kezelés alatt álló skizofrén betegek PET-CT eredményeit vizsgálta egyszerű kognitív feladatok végzése közben és eredményeik szerint annak ellenére, hogy a klaszterhatárok topográfiájában voltak hasonlóságok, a funkcionális interakciók szintjén a kontroll csoportban és az klaszterek által megkülönböztetett betegeknél, az aktivitási szint és a funkcionális specializáció a kéregben nem volt érintett. Megjegyezték, hogy egy-egy koherens hálózatot több patofiziológiás folyamat is megzavarhat, amelyek a skizofrénia kialakulásában néha szerepet játszanak, néha pedig nem.

A bazális ganglionok, a thalamus és a frontális kéreg integratív köreit szintén felhasználják a skizofrénia modellezésében, mivel ebben a betegségben a tudat érzékelési rendszerének és a gondolkodás motoros rendszerének integritása sérült. Feinberg és Guazzelli (1999) továbbfejlesztették Graybiel (1997) felvetését miszerint a gondolkodás motoros rendszerében veleszületett kognitív mintázat-generátorok léteznek, a veleszületett motoros mintázat-generátorokhoz hasonlóan, ami arra utal, hogy a bazális ganglionok a frontális kéreggel együtt magukban foglalják a motoros tevékenységek tervezését, és központi szerepük van a kognitív folyamatok tervezésében és összerendezésében. A fentebbi elmélettel összhangban Llinas és kollégái (1994) szerint a hallucinációk, téveszmék és a széteső gondolkodás az endogén és exogén tevékenységek megkülönböztetéséért felelős központ zavara miatt jönnek létre, de a hangsúly továbbra is azon van, hogy a személy a szelfjét nem tudja elkülöníteni másokétól (lásd még: Feinberg, 1978). Ez a szelf és a szabad akarat érzékelésének széttöredezettségéhez vezet, ami az én-határok későbbi torzulását eredményezi.

A diffúz, felszálló thalamikus rendszerek is szerepet játszanak az agyféltekék közti aktivitás egyensúlyának zavarában, ami mind skizofréniában, mind más skizotip betegségekben is jellemző. Ezeket a zavarokat egy aktivációs tünetegyüttessel kötik össze, miszerint létrejön egy bal féltekére jellemző aktivitási preferencia, valamint egy gátlási szindróma, ami az ellenkező oldalon is lateralizált kiegyenlítetlenséget okoz (Gruzelier, 1999a, 2002). A neuroleptikumok módosíthatják és visszafordíthatják a kognitív és elektrofiziológiai laterális asszimetriákat. A diszpozicionális egyensúlytalanságok kialakulását már kimutatták a skizotip betegségek fejlődésében. Állatoknál viselkedési asszimetriák fordulnak elő a gének, a hormonok és a korai tapasztalatok hatásán keresztül, és az emberi újszülötteknél is megfigyelhetőek spontán asszimetriák a gesztusokban és az érzelmekben a születés utáni időszakban, ami meghatározza a közeledés-menekülés egyensúlyát a társas helyzetekben (lásd: Gruzelier, 1999a). A skizotip betegségek kialakulásában a huszonéves életkor tényezői ugyancsak okozhatnak atipikus kapcsolatokat az agyban. A korai és késői pubertás időszakára is jellemző a valószerűtlen élmények keresésének hajlama (Kaiser és Gruzelier, 1999), és úgy gondolják, hogy ez jelezheti az egyéni különbségeket olyan regresszív eseményekben, mint például a szinaptikus metszéspontok megszakadása a pubertás kezdetén (Feinberg, 1982; Saugstad, 1994).

Összességében, zavarok keletkezhetnek a minor aszinkronitástól kezdve, a specifikus és nem specifikus thalamikus rendszerek kapcsolata közötti teljes szétkapcsolásig, valamint a tudatosság tartalma és kontextusa között is, ami sok szempontból magyarázhatja a skizofréniában és a skizotip zavarokban kialakult rendellenes feldolgozási módokat (Gruzelier, 1999a, 1999b; Oke és Adams, 1987). Ezek a zavarok magukba foglalják a szenzoros feldolgozás zavarait, a szenzoros gátlás  és a magnocelluláris funkciók zavarait, az érzékelési rendellenességeket, a hallucinációkat, a skizofrénia jellegzetességeitől egészen nappali álmokig; az orientáció, az arousal, az éberség és a figyelem zavarait, zavarokat a jelen és a múlt tapasztalatai között, ezek pedig mind hibás és téveszmés gondolkodáshoz vezethetnek (áttekintéshez lásd: Behrendt és Young, kiadás alatt; Gruzelier, 1999b).

Kóma és vegetatív állapot

A kómát és a vegetatív állapotokat tipikusan úgy szemlélik, mint ahol csökken vagy akár teljesen megszűnik a tudatosság. Azonban a legújabb PET és ERP vizsgálati eredmények fényében, ezekre az az állapotokra úgy is lehet tekinteni, mintha a tudatosság a végletekig széttöredezett volna, ahol a különálló egységek továbbra is működnének a lekapcsolt moduloktól függetlenül. A nagyon egyszerű ingerek valószínűleg nem alkalmasak arra, hogy megvizsgáljuk ezeknek a leválasztott egységeknek a működéseit; emiatt inkább az a cél, hogy megtaláljuk az optimális komplexitású vizsgálati elrendezéseket.

A kóma definíciója szerint a tudat összes alapvető funkciójának teljes vagy majdnem teljes elvesztését jelenti: éberség, mentális tartalmak vagy tapasztalat, és szelektív figyelem (Niedermeyer, 1999).  Az állapotot alapvetően az azon agytörzsi struktúrák súlyos diszfunkciója okozza, amelyek az alvást és ébrenlétet szabályozzák. A kóma kialakulásához nem szükséges elsődleges agykérgi sérülés. A kóma legfőbb viselkedéses jellemzője az alapvető válaszkészség leromlása, ami az intenzív ingerekre adott gyenge válaszoktól egészen a teljes válaszhiányig terjedhet. Többféle skálát is kifejlesztettek a kóma mélységének mérésére (pl. Gentleman, 1999).

Azok a betegek, akik túlélik a kómát gyakran egy vegetatív állapotnak nevezett állapotba kerülnek (Wade és Johnston, 1999). A kómával ellentétben, ebben az állapotban a legtöbb agytörzsi funkció megőrzött, de feltételezhetően minden agykérgi funkció hiányzik, így az éberség megtartott és a betegek közel normális alvás-ébrenlét ciklussal rendelkeznek. Mindemellett úgy vélik, hogy minden mentális tartalom és szelektív figyelem megszűnt. A szubkortikális válaszok általában megőrzöttek és sokszor még intenzívebbek is, de a kéreg által szervezett válaszok teljesen hiányoznak. Sok beteg esetében a nagyon gyenge és következetlen „kognitív” válaszokat csak az orvosok és az ellátó személyzet veszi észre. Ezt a határeseti állapotot „minimálisan tudatos állapotnak” nevezik (American Congress of Rehabilitation Medicine, 1995; Whyte, DiPasquale és Vaccaro, 1999). A vegetatív állapot és a minimálisan tudatos állapot közötti klinikai különbségtétel rendkívül bonyolult és a szubkortikális, valamint a gyenge kortikális válaszok közötti nagyon finom különbségen alapul (American Congress of Rehabilitation Medicine, 1995; Pilon és Sullivan, 1996; Strauss, Ahwal, Day és Shavelle, 2000).

A kóma hátterében álló EEG-nél a domináns ritmusok nagyfokú lassulása figyelhető meg. Azonban leírtak olyan kóma típusokat is, ahol a théta, sőt az alfa hullámok dominálnak. Ezek a relatíve gyors ritmusok viszont nem jelentenek magasabb éberségi szintet vagy jobb prognózist (Berkhoff, Donati és Basetti, 2000; Kaplan, Genoud, Ho és Jallon, 2000). PET vizsgálatok az agyi anyagcsere folyamatok lassulását mutatták ki, az altatás közben alkalmazott barbiturát hatásához hasonló módon (Rudolf, 2000; Tommasino, Grana, Lucignani, Torri és Fazio, 1995). Vegetatív állapotban az EEG hullámok általában mérsékelten meglassúbbodnak (4-6 Hz), domináns delta-ritmust vagy rendkívül lapos EEG-t ritkán figyelnek meg, tipikusan csak oxigénhiányos eseteknél. Vegetatív állapotban a szubkortikális struktúrákban az anyagcsere-aktivitás csökkenése jelentősebb, mint alvás közben, de kevésbé súlyos, mint kómában. Ezzel ellentétben az agykérgi anyagcsere a kómához viszonyítva akár sokkal lassabb is lehet (Rudolf, 2000; Tommasino és mtsai., 1995).

 Mind kómában, mind vegetatív állapotban az egyszerű ingerekre adott korai kiváltott potenciálok különfélék lehetnek, a normálistól a különböző mértékű csökkenésen keresztül a teljes hiányig. Kómában a kiváltott potenciálok érintetlenségéből megjósolható a kimenetel (Kane, Butler és Simpson, 2000; Kane és mtsai., 1996),  de ugyanez nem teljesül a vegetatív állapotok esetén (Zeitlhofer és mtsai., 1991).

Kómában és vegetatív állapotban az ERP késői komponensei (100-500 ms-os posztstimulus) gyakran hiányoznak, a komplex ingeranyagok esetén (mint a szemantikai vagy szintaktikai eltérések). Azonban Kotchoubey, Lang és munkatársai (2001) azt találták, hogy még a teljesen válaszképtelen állapotokban is a betegek 15-20%-ánál megállapítható pl. az N400-as komponens a szemantikailag helytelen végződéseknél vagy a P300-as komponens az egyszerű auditív célingereknél. Azonban az egyszerű, automatikus ingerek által előidézett agyi válaszok hiánya alapján nem jósolható meg a komplex ingerekre kiváltott agyi válaszok hiánya, és ez fordítva is igaz, úgy kómában, mint a vegetatív állapotokban (Fisher és mtsai., 1999; Gott, Rabinovicz és DiGiorgio, 1991; Mutschler és mtsai., 1996). A késői komponensek jelenléte az ERP-ben ép kognitív feldolgozást jelent a kortikális területen, de nem bizonyít tudatos tapasztalatot és kontrolt. Ezeknek a betegeknek a szubjektív állapotára csak azokban az esetekben lehet következtetni, amikor valaki visszanyerte az eszméletét a kóma után (Childs és Merger, 1996), vagy ha ezek a bénult betegek megtanulnak kommunikálni egy agy-számítógép interfész segítségével. A mély agyi stimuláció beültetett elektródákkal a nem specifikus thalamus magvakba vagy a tudatrendszer más zavart részeibe (Dehaene, 2001) - ahogy leírtuk a Hipnózis részben – a korábban tudattalan kognitív feldolgozás bizonyos fokú helyreállítását eredményezte a kommunikációs képességek és a tudatos tapasztalat terén (Cohadon és Richer, 1993). Ezekben az állapotokban az MTÁ-k feltérképezésekor az ERP, EEG vagy más agyi képalkotó eljárások eredményeit szükséges megerősíteni a viselkedéses, pszichológiai vagy klinikai kritériumok szerint is. A kómából vagy vegetatív állapotból felépülő páciensek általában amnéziásak. Jelen tudásunk szerint a MTÁ-ra vonatkozó következtetések levonása a kómában, vegetatív állapotokban, vagy a locked-in szindrómában csak az előbbiekben említett külső validálás esetén lehetséges.

Epilepszia

A kortikális rohamok a maguk tipikus paroxizmális aktivitású megjelenésével kiváló példái az idegi elektromos (kóros) változások és a tudatos tapasztalat közötti szoros kapcsolatnak: a neurográfiás jelek helye, kiterjedése és intenzitása korrelálnak a pszichológiai esemény minőségével és intenzitásával a roham előtt, közben és után.

Az epileptikus rohamok sok különböző típusának közös neurofiziológiai alapja a kiterjedt idegszöveti hiperszinkronizáció. A tudatvesztés csak akkor fordul elő, ha elég nagy agykérgi szövetrészt érint és a hiperszinkronizáció zavart okoz az érintett neuronális terület normál működésében, vagy a tudatot és figyelmet szabályozó területeken kapcsol ki struktúrákat. A parciális rohamok az agy bizonyos területeit érintik és kiváló példái a tudat „modularitásának” és a mögöttes agyi mechanizmusoknak (áttekintésért lásd: Niedermeyer és Lopes da Silva, 1999).

A rohamok idegi elektromos kisülésének anatómiai eredetétől függően a betegek motoros aktivitást, szenzoros tüneteket, vagy kognitív, érzelmi vagy autonóm változásokat élnek át. A mediális temporális lebeny rohamai a mögöttes hippocampális és más limbikus struktúrákkal, mint az amigdala, jól leírható és jellemezhető MTÁ-hoz vezetnek, mint például álomszerű állapot, az időérzék torzulása (Bancaud, Brunet-Bourgin, Chauvel és Halgren, 1994; Vuilleumier, Despland, Assal & Reglin, 1997), vallásos tapasztalatok (Saver és Rabin, 1997), és más megváltozott tudatállapoti hatások (Tisher és mtsai., 1993). A mediális temporális lebenyben és a kapcsolódó hippocampális és kortikális régiókban az emlékezeti struktúrák kisülése után a vizuális és auditoros hallucinációk különösen gyakoriak. A tárolt emlékek az érzelmi válaszokkal együtt aktiválódnak vagy strukturált, vagy kaotikusnak tűnő mintázattal (Bien és mtsai., 2000; Brinciotti, Di Sabato, Matricardi és Guidetti, 2000; Carmant és mtsai., 1996; Gloor, 1990). A testen kívüli élményekről és az autoszkópiáról (saját testét kívülről látni) azt gondolták, hogy a temporo-parietális kapcsolatokban kialakult paroxizmális diszfunkció következtében egy részleges és rövid tudatzavar lép fel (Blanke, Landis, Spinelli és Seeck, 2004).

Összefoglalás

A különböző fokú MTÁ-kat eredményező, többszörösen patológiás agyi folyamatokra úgy is tekinthetünk, mint a hierarchikusan szerveződő agyi funkciók különböző szinteken történő károsodásaira. A tudatvesztés – pl. kóma alatt – a jelentősen érintett agytörzsi funkciók következménye, amíg vegetatív állapotok alatt az agytörzsi funkciók megőrzöttek, de hiányzik a legtöbb agykérgi funkció. Egy magasabb agykérgi szinten jelentkező rohamok elektromos kisülései (pl. epileptikus roham) megváltozott tudati élményeket eredményezhetnek. Az előtörő és eltűnő tünetekkel egyidejű fiziológiai mérések tanulmányozása alapján elmondható, hogy a normál tudatosság folyama kritikusan függ az integrált neurális folyamatoktól és a koherens idegi hálózatok által létrejövő funkcionális idegcsoportoktól, például a kortiko-thalamikus és kortiko-kortikális visszacsatolásos interakciókon keresztül. Bármikor, amikor ezek az integratív hálózatok felborulnak– pl. minor aszinkronitás vagy teljes diszkonnektivitás által – valószínűleg MTÁ-k jelennek meg. Első pillantásra úgy tűnik, hogy a betegség által indukált MTÁ-k tudományos eredményei támogatják a funkcionális és neurobiológiai modularitásról szóló elképzeléseket. Azonban a megváltozott tudati folyamatok dinamikájához, valamint a tudat tartalmának és kontextusának létrehozásához szükséges az integratív neurális körök funkcionális szerveződése, ennek természete pedig koránt sem tisztázott (áttekintésért lásd: Dahaene és Naccache, 2001).

A hivatkozások listája az alábbi linken érhető el: https://1drv.ms/b/s!AtKLM-DCe33WgagjA7EiH-sj8BObUg

Az eredeti tanulmány címe: Vaitl, D., Birbaumer, N., Gruzelier, J., Jamieson, G. A., Kotchoubey, B., Kübler, A., ... & Sammer, G. (2005). Psychobiology of altered states of consciousness. Psychological bulletin, 131(1), 98.

[A tanulmány a Nemzeti Tehetség Program támogatásával készült, a „Nemzet Fiatal Tehetségeiért Ösztöndíj” című (NTP-NFTÖ-16-0488) tehetséggondozó program keretében.]