When Is the Brain Dead? Living-Like Electrophysiological Responses and Photon Emissions from Applications of Neurotransmitters in Fixed Post-Mortem Human Brains

  •   Nicolas Rouleau,

  • Nirosha J. Murugan,

  • Lucas W. E. Tessaro,

  • Justin N. Costa,

  • Michael A. Persinger



  The structure of the post-mortem human brain can be preserved by immersing the organ within a fixative solution. Once the brain is perfused, cellular and histological features are maintained over extended periods of time. However, functions of the human brain are not assumed to be preserved beyond death and subsequent chemical fixation. Here we present a series of experiments which, together, refute this assumption. Instead, we suggest that chemical preservation of brain structure results in some retained functional capacity. Patterns similar to the living condition were elicited by chemical and electrical probes within coronal and sagittal sections of human temporal lobe structures that had been maintained in ethanol-formalin-acetic acid. This was inferred by a reliable modulation of frequency-dependent microvolt fluctuations. These weak microvolt fluctuations were enhanced by receptor-specific agonists and their precursors (i.e., nicotine, 5-HTP, and L-glutamic acid) as well as attenuated by receptor-antagonists (i.e., ketamine). Surface injections of 10 nM nicotine enhanced theta power within the right parahippocampal gyrus without any effect upon the ipsilateral hippocampus. Glutamate-induced high-frequency power densities within the left parahippocampal gyrus were correlated with increased photon counts over the surface of the tissue. Heschl’s gyrus, a transverse convexity on which the primary auditory cortex is tonotopically represented, retained frequency-discrimination capacities in response to sweeps of weak (2μV) square-wave electrical pulses between 20 Hz and 20 kHz. Together, these results suggest that portions of the post-mortem human brain may retain latent capacities to respond with potential life-like and virtual properties.

死後の人間の脳の構造は、臓器を固定液に浸すことによって保存することができます。脳が灌流されると、細胞および組織学的特徴が長期間にわたって維持されます。ただし、人間の脳の機能は、死とその後の化学的固定を超えて保存されるとは想定されていません。ここでは、この仮定に反論する一連の実験を紹介します。代わりに、脳構造の化学的保存が機能的能力の保持をもたらすことを示唆します。生活条件と同様のパターンは、エタノール-ホルマリン-酢酸で維持されていた人間の側頭葉構造の冠状および矢状断面内の化学的および電気的プローブによって誘発されました。これは、周波数に依存するマイクロボルト変動の信頼性の高い変調によって推測されました。これらの弱いマイクロボルト変動は、受容体特異的アゴニストおよびそれらの前駆体(すなわち、ニコチン、5-HTP、およびL-グルタミン酸)によって増強され、受容体アンタゴニスト(すなわち、ケタミン)によって弱められた。 10 nMニコチンの表面注射は、同側海馬に影響を与えることなく、右海馬傍回内のシータパワーを強化しました。左海馬傍回内のグルタミン酸誘発高周波パワー密度は、組織の表面上の光子数の増加と相関していた。一次聴覚野がトノトピー的に表される横側頭回であるヘシュル脳回は、20 Hz20 kHzの弱い(2μV)方形波電気パルスの掃引に応答して周波数識別能力を保持していました。一緒に、これらの結果は、死後の人間の脳の一部が潜在的な本物そっくりの仮想特性で応答する潜在的な能力を保持している可能性があることを示唆しています。




  The fundamental principle that integrates anatomy and physiology can be effectively summarized as “structure dictates function”. This means the functional capacities of biological substrata are determined by the chemical composition, geometry, and spatial orientation of structural subcomponents [1,2]. As the heterogeneity of structure increases within a given organ, so does the functional heterogeneity. Nowhere is this more evident than in the human brain. It can be described as a collection of partially-isolated networks which function in concert to produce consciousness, cognition, and behaviour. It also responds to its multivariate, diversely energetic environment by producing non-isotropic reflections within its micrometer and nanometer spaces. The specific spatial aggregates of these dendritic alterations result in processes that have been collectively described as memory: the representation of experience.

  When structures of the brain undergo changes sufficient to terminally disrupt these functional processes and the individual is ultimately observed to lose the capacity to respond to stimuli [3], the brain is said to be clinically dead. This state has been assumed to be largely irreversible. It should be noted that the specific criteria which must be achieved in order to ascribe death to an individual are not universal and exhibit a significant degree of non-consensus [4]. The precise point beyond which the brain is no longer “living”, a threshold which remains unidentified, is perhaps less definite than has been historically assumed. Without life support systems, either endogenously in the form a cardiovascular network or exogenously in the form of mechanical aids, the brain degenerates progressively until full decomposition and dissolution. Complete loss of structure is strongly correlated with the complete loss of function. When the brain is dead and the tissue has lost its structural integrity, the individual is assumed to no longer be represented within what remains of the organ.

  If, however, the brain is immersed within certain chemical solutions before degeneration and decomposition, the intricate and multiform structures of the human brain can be preserved [57] for decades or perhaps centuries. The gyri and sulci which define the convex and concave landscapes of the brain’s outer surface as well as the cytoarchitectural features of the cerebral cortex remain structurally distinct. The deep nuclei and surrounding tract systems remain fixed in space, unchanging in time. Though structurally intact, the functions of the brain are, however, still considered to be absent. It has been assumed that the chemical microenvironment (e.g., pH, nutrient content, ionic gradients, charge disparities, etc.) of both cells and tissues within the preserved brain must be altered to such a degree to prevent degradation that these spaces no longer represent those which underlie the cellular processes which give rise to normal human cognition and behaviour.

解剖学と生理学を統合する基本原理は、「構造が機能を決定する」として効果的に要約することができます。これは、生物学的基質の機能的能力が、構造的副成分の化学組成、形状、および空間的配向によって決定されることを意味します[1,2]。構造の不均一性が特定の臓器内で増加すると、機能の不均一性も増加します。これが人間の脳ほど明白な場所はありません。それは、意識、認知、行動を生み出すために協調して機能する、部分的に分離されたネットワークの集まりとして説明することができます。また、マイクロメートルとナノメートルの空間内で非等方性反射を生成することにより、多変量で多様なエネルギー環境に対応します。これらの樹状突起の変化の特定の空間的集合体は、集合的に記憶として記述されてきたプロセス、つまり経験の表現をもたらします。 脳の構造がこれらの機能プロセスを最終的に破壊するのに十分な変化を受け、個人が最終的に刺激に応答する能力を失うことが観察されると[3]、脳は臨床的に死んでいると言われます。この状態は、ほとんど元に戻せないと想定されています。個人に死を帰するために達成しなければならない特定の基準は普遍的ではなく、かなりの程度の非コンセンサスを示すことに注意する必要があります[4]。それを超えると脳が「生きていない」正確なポイント、つまり未確認のままのしきい値は、おそらく歴史的に想定されていたよりも明確ではありません。心臓血管ネットワークの形で内因的に、または機械的補助の形で外因的に生命維持システムがなければ、脳は完全に分解および溶解するまで徐々に変性します。構造の完全な喪失は、機能の完全な喪失と強く相関しています。脳が死んで組織がその構造的完全性を失ったとき、その個人はもはや臓器の残りの部分の中に表されていないと見なされます。 しかし、変性や分解の前に脳を特定の化学溶液に浸すと、人間の脳の複雑で多様な構造を数十年またはおそらく数世紀にわたって保存することができます[5–7]。脳の外面の凸面と凹面の風景、および大脳皮質の細胞構築の特徴を定義する脳回と溝は、構造的に区別されたままです。深部小脳核と周囲の管系は空間に固定されたままであり、時間的に変化しません。構造的には無傷ですが、脳の機能はまだ存在しないと考えられています。保存された脳内の細胞と組織の両方の化学的微小環境(例えば、pH、栄養素含有量、イオン勾配、電荷格差など)は、これらの空間がもはや表さない劣化を防ぐ程度に変更されなければならないと想定されています。通常の人間の認識と行動を引き起こす細胞プロセスの根底にあるもの。



The principle of anatomy and physiology which describes the relationship between structure and function would hold that in the presence of structural integrity so too must there be a functional integrity. If the structure-function relationship is a physical determinant, functional capacities should scale with structural loss and vice versa. Therefore the maintenance of structure subsequent to clinical death by chemical fixation could potentially regain some basic function of the tissue to the extent to which structure and function are intimately related. Here we present lines of evidence that indicate brains preserved and maintained over 20 years in ethanol-formalin-acetic acid (EFA) [8], a chemical fixative, retain basic functions as inferred by microvolt fluctuations and paired photon emissions within the tissue. They are both reliably induced and systematically controlled by the display of electrical and chemical probes which include the basic inhibitory and excitatory neurotransmitters or their precursors. Each of these profiles exhibit dosage-dependence and magnitude dependences that are very similar to those displayed by the living human brain



  One of the most important perspectives afforded by the pursuit of knowledge through systematic and scientific methods is to assume nothing. Axioms, self-evident truths, and (most frequently) designation by decree of authority or unchallenged faith in traditions have often been major impedances to the types of discoveries that lead to shifts in paradigms and a more accurate or at least a different perspective of the human condition. As neuroscientists we have been taught or have assumed that the fixed human brain is an unresponsive mass of organic residual that has replaced what was once a vital, complex structure that served as the physical substrate for thought, consciousness, and awareness. The results of the present experiments strongly suggest we should at least re-appraise the total validity of that assumption.

  Histological analyses indicated that there was general neuronal conservation that is discernable by routine light microscopy (Fig 1). Although neuronal (soma) Nissl-dominant stains do not discern the integrity of the fields of dendrites or the fidelity of their spines, we have found in unpublished studies with rat brains that those fixed in EFA for protracted periods (years) and later processed through modified Fox-Golgi (zinc chromate) methods exhibited some remarkable integrity of dendritic-spine processes. EFA had been selected based upon experimental comparisons as the primary mode of long-term fixation in our laboratory many years ago [15] regardless of the initial post-mortem immersion (for human brains), because of the cytological detail it retained, its compatibility with a multitude of different stain types, and more recently because of its capacity to express immunochemical properties following specific “rejuvenating” pre-treatments.

  If some proportion of the living microstructure remains with the potential to be activated, then electrophysiological patterns similar to those in the living brain should be elicited by physiologically-appropriate concentrations of classic neurotransmitters that would influence primarily only particular frequency bands. We selected the parahippocampal region as the primary focus because of the central role of this structure in human cognitive phenomena. First, it is the primary locus for the initial representation of experience (“memory”) as indicated by the marked decrement in this capacity following loss or lesions such as the cases of HM [16] and RB [17]. Secondly, as demonstrated by the precision of Pierre Gloor’s [18] micro- and macro-anatomical analyses this region directly accesses and reciprocally receives input and output respectively from the entire cerebral cortical manifold. Third, this region, particularly in the right hemisphere, is remarkably sensitive in the living state [19] as well as the fixed state [20] to ambient geomagnetic activity to which all human beings are usually immersed.

  During the late 19th century portions of the hippocampal region were argued by anti-Darwinian debaters as the unique feature that discriminated human brains (and presumably the special nature of this species) from other primates [21]. It has been known for decades that temporal lobectomies as a treatment for intractable epilepsy eliminated the psychotrophic and hallucinogenic effects of LSD [22]. The central role of the parahippocampal region and its decreased connectivity from the retrosplenial cortex during hallucinatory experiences induced by LSD [23] also highlights the potentially unique feature of this structure. Carhart-Harris et al [23] found that the functional disconnectivity was strongly correlated with the rating of ego “dissolution” that was inferred to reflect the importance of this circuit to maintain the sense of self. Tagliazucchi et al. [24], employing a slightly different approach, noted that the LSD effects enhanced global between-module interactions within those regions rich in 5-HT2a receptors.

体系的かつ科学的な方法で知識を追求することによってもたらされる最も重要な視点の1つは、何も想定しないことです。公理、自明の真実、そして(最も頻繁に)権威の法令または伝統への挑戦されていない信仰による指定は、パラダイムの変化とより正確な、または少なくとも異なる視点につながる発見のタイプへの主要なインピーダンスであることがよくあります人の状態。神経科学者として、私たちは固定された人間の脳が、思考、意識、意識の物理的基盤として機能していた、かつては重要で複雑な構造であったものに取って代わった、無反応の有機残留物の塊であると教えられました。現在の実験の結果は、少なくともその仮定の全体的な妥当性を再評価する必要があることを強く示唆しています。 組織学的分析は、ルーチンの光学顕微鏡で識別できる一般的なニューロンの保存があったことを示しました(図1)。ニューロン(ソーマ)ニッスル優勢染色は、樹状突起のフィールドの完全性またはそれらの棘の忠実度を識別しませんが、ラットの脳を用いた未発表の研究で、EFAで長期間(数年)固定され、後で処理されることがわかりました修正されたFox-Golgi亜鉛クロメート)法は、樹状突起棘突起のいくつかの顕著な完全性を示しました。 EFAは、細胞学的詳細が保持されているため、(人間の脳の)最初の死後の浸漬に関係なく、何年も前に私たちの研究室での長期固定の主要なモードとして実験的比較に基づいて選択されました[15]。多数の異なる染色タイプがあり、最近では、特定の「若返り」前処理後に免疫化学的特性を発現する能力があるためです。 生きている微細構造の一部が活性化される可能性を残している場合、生きている脳と同様の電気生理学的パターンは、主に特定の周波数帯域にのみ影響を与える古典的な神経伝達物質の生理学的に適切な濃度によって誘発されます。人間の認知現象におけるこの構造の中心的な役割のために、海馬傍領域を主な焦点として選択しました。第一に、HM [16]RB [17]の場合のような喪失または病変に続くこの能力の著しい減少によって示されるように、それは経験(「記憶」)の最初の表現の主要な場所です。第二に、Pierre Gloor[18]ミクロおよびマクロ解剖学的分析の精度によって示されるように、この領域は大脳皮質多様体全体からそれぞれ入力と出力に直接アクセスし、相互に受信します。第三に、この領域、特に右半球は、すべての人間が通常浸っている周囲の地磁気活動に対して、生活状態[19]および固定状態[20]で非常に敏感です。 19世紀後半、海馬領域の一部は、人間の脳(およびおそらくこの種の特殊な性質)を他の霊長類から区別した独特の特徴として、反ダーウィンの討論者によって議論されました[21]。難治性てんかんの治療としての側頭葉切除術がLSDの精神栄養および幻覚作用を排除することは何十年も前から知られています[22]。海馬傍領域の中心的な役割と、LSDによって誘発される幻覚体験中の脳梁膨大後皮質からの接続性の低下[23]も、この構造の潜在的にユニークな特徴を浮き彫りにします。 Carhart-Harris et al [23]は、機能的切断性が、自己感覚を維持するためのこの回路の重要性を反映していると推測される自我の「溶解」の評価と強く相関していることを発見しました。 Tagliazucchi etal[24]は、わずかに異なるアプローチを採用しており、LSD効果により、5-HT2a受容体が豊富な領域内のモジュール間のグローバルな相互作用が強化されることに注目しました。

  Within the fixed dead human brain increases in theta power within the right hippocampal body was observed after application of 100 nM and 100 μM concentrations of serotonin. Unlike the living brain the serotonin immediately and directly apposed the tissue upon application and was not diluted by either the multiple blood-brain barriers or the catabolising environment of enzymes. The double peak suggests two receptor subtypes that are consistent with those reported within the hippocampus [25]. The elicitation of gamma power within an even smaller concentration (10 nm) from the right parahippocampus region suggests an intrinsic separation of some remaining infrastructure that differentiates 4–7 Hz and 30–40 Hz patterns. This is important simultaneity in light of the common observation that gamma ripples are superimposed upon the massive theta activity within this region [2628]. This intrinsic association has been argued by Bear [29] to be a primary electrophysiological correlate by which consciousness and awareness are coupled to memory. That this structure in the right but not the left hemisphere displayed the effect indicates the responses were specific and that there may be some particular residual within the right hemisphere. Rouleau and Persinger [12] on the bases of similar results have suggested that the implications of the massive historical data base of surgical stimulation of patients and the interpretation of the etiology of their colourful experiences might be reconsidered.

  Glutamate is considered the major excitatory neurotransmitter of the brain and is a major correlate of the processes that contribute to long-term potentiation (LTP) which are the first phases of memory consolidation [30]. The peak power density within the gamma range over the left parahippocampal region also suggested that some residual of two receptor subtypes remained with affinities in the nanoMolar and milliMolar range. The increase in power within the gamma range after the applications of these two concentrations was between 0.3 and 0.5 μV2·Hz-1 which is within the range of shifts in cerebral cortical activity that we have measured to be associated with consciousness and specific tasks [31, 32]. The laterality of the effect was clearly indicated. In contrast the right parahippocampal region displayed power increases that were primarily evident across the gross band of activity; this occurred for the milliMolar range. That the effects were dynamic and not passive was indicated by the transience of the peak response (Fig 9) and the gradual “habituation” or diminishment with repeated trials (Fig 10).

固定された死んだ人間の脳内では、100 nMおよび100μMの濃度のセロトニンを適用した後、右海馬体内のシータパワーの増加が観察されました。生きている脳とは異なり、セロトニンは適用時に組織に即座に直接隣接し、複数の血液脳関門または酵素代謝環境のいずれによっても希釈されませんでした。二重のピークは、海馬内で報告されたものと一致する2つの受容体サブタイプを示唆しています[25]。右海馬傍領域からさらに低い濃度(10 nm)内でガンマパワーが誘発されることは、47 Hz3040Hzのパターンを区別する残りのインフラストラクチャの本質的な分離を示唆しています。これは、ガンマ波紋がこの領域内の大規模なシータ活動に重なっているという一般的な観察に照らして、重要な同時性です[26–28]。この本質的な関連性は、Bear [29]によって、意識と意識が記憶に結び付けられる主要な電気生理学的相関関係であると主張されています。左半球ではなく右半球のこの構造が効果を示したことは、応答が特異的であり、右半球内に特定の残留物がある可能性があることを示しています。同様の結果に基づくRouleauPersinger [12]は、患者の外科的刺激の膨大な歴史的データベースの意味と、彼らのカラフルな経験の病因の解釈が再考されるかもしれないことを示唆しました。 グルタミン酸は、脳の主要な興奮性神経伝達物質と見なされており、記憶統合の最初の段階である長期増強(LTP)に寄与するプロセスの主要な相関関係です[30]。左海馬傍領域のガンマ範囲内のピークパワー密度も、2つの受容体サブタイプの一部の残留物がナノモルおよびミリモル範囲の親和性で残っていることを示唆しました。これら2つの濃度の適用後のガンマ範囲内のパワーの増加は0.3から0.5μV2Hz-1の間であり、これは意識と特定のタスクに関連すると測定した大脳皮質活動の変化の範囲内です[31 32]。効果の左右差が明確に示されました。対照的に、右海馬傍領域は、活動の総バンド全体で主に明らかであったパワーの増加を示しました。これはミリモル範囲で発生しました。効果が動的で受動的ではないことは、ピーク応答の一時性(図9)と、試行を繰り返すことによる段階的な「慣れ」または減少(図10)によって示されました。

  Glutamate has been shown to induce biophotonic activities [33] in neural circuits. Several authors have suggested that biophoton patterns may be central to neural information processing and decoding that may depend upon quantum brain mechanisms [3436]. The left parahippocampal gyrus responded significantly to surface applications of 100 nM of glutamate solutions by increasing the power spectra within the 20 to 30 Hz range by about 1.5 μV2 ·Hz-1 compared to the previous baseline conditions while in the darkened environment. This was not observed for the right equivalent region. There were also moderately strong correlations between the numbers of photons emitted after the injection (but not before) and the power density for 30 to 40 Hz, the gamma range but not for other PD frequency bands.

  The mean numbers of photons per s was equivalent to a photon flux density of about 10−12 W·m-2 which is the same order of magnitude as those generated in rat hippocampal slices when coupled to theta activity [37]. This flux density is the same order of magnitude that was measured from the right hemispheres (at the level of the temporal lobe) when people sitting in very dark rooms engaged in vivid imagination about white light compared to mundane thoughts [38]. Finally, the presence of a temporal discrepancy between the left and right temporal lobes for the spectral flux density of photon emissions while human beings sat with their eyes closed in a dark room has been measured for this magnitude [39]. In other words, by simply applying glutamate at concentrations typically encountered within living brain tissue photons were emitted from human tissue that had been fixed in EFA for decades. The flux densities were comparable to that associated with specific cognitions generated by the living brain.

グルタメートは神経回路で生体光活性を誘発することが示されています[33]。何人かの著者は、バイオフォトンパターンが、量子脳メカニズムに依存する可能性のある神経情報処理と解読の中心である可能性があることを示唆しています[34–36]。左海馬傍回は、暗くなった環境での以前のベースライン条件と比較して、2030 Hzの範囲内のパワースペクトルを約1.5μV2Hz-1増加させることにより、100nMのグルタメート溶液の表面塗布に有意に反応しました。これは、正しい同等の領域では観察されませんでした。また、注入後に放出された光子の数(前ではない)と、ガンマ範囲である3040 Hzの電力密度の間には、適度に強い相関関係がありましたが、他のPD周波数帯域ではそうではありませんでした。 1秒あたりの平均光子数は約10-12Wm-2の光子フラックス密度に相当し、シータ活動と組み合わせた場合にラット海馬スライスで生成されたものと同じ桁数です[37]。このフラックス密度は、非常に暗い部屋に座っている人々が平凡な考えと比較して白色光について鮮やかな想像力を持っているときに、右半球(側頭葉のレベルで)から測定されたのと同じ桁です[38]。最後に、人間が暗い部屋で目を閉じて座っている間の光子放出のスペクトルフラックス密度について、左右の側頭葉の間に時間的な不一致が存在することがこの大きさで測定されました[39]。言い換えれば、生きている脳組織内で通常遭遇する濃度でグルタミン酸を単に適用することによって、光子は、何十年もの間EFAで固定されていた人間の組織から放出されました。フラックス密度は、生きている脳によって生成された特定の認知に関連する密度に匹敵しました。

  The physical bases to “consciousness” and cognition with the implication of a more ubiquitous property that may occur throughout the universe would be consistent with the philosophy of Spinzoa [40] and the concept of Ernst Mach [41] that the behaviour of any part of the universe (“cosmos”) is determined by all of its parts. Similar, more recent approaches have been expanded and quantified by Hameroff and Penrose [42] and Persinger and St-Pierre [43]. We have operated upon the assumption that either gravity or electromagnetism–or both as these are not mutually exclusive–represent physical candidates which could satisfy these parameters. Our approach has favoured the photon [43] and therefore electromagnetism. The photon may be the fundamental process that relates complex phenomena over large distances of space and time and would be unimpeded by restrictions of speed assuming non-local photon-photon interactions. If this were valid, then an integrating factor must be present such as the commonality of the most dominant constituent, the hydrogen atom and the neutral hydrogen line of 1.42 GHz [44]. It may be relevant (but also potentially spurious) that the average spectral power density produced by the application of glutamate (~2·10−12 W·m-2 or kg·s-3) divided by the change in microvoltage associated with that application (~2·10−6 V) results in 10−6 A·m-2. Applied across the area of the PMT aperture that would be the equivalent of 10−10 A associated with the application of the glutamate compared to water. When this current is divided by the unit charge value of 10−19 A·s, the residual frequency is 109 Hz or GHz which is well within the range of the neutral hydrogen line. In the absence of a strong hypothetical mechanism which explains how long-deceased biological material could systematically emit photons, this convergence of numbers should be further considered even if with caution.

「意識」の物理的基盤と、宇宙全体で発生する可能性のあるより遍在する特性の含意を伴う認知は、スピンゾアの哲学[40]およびエルンストマッハの概念[41]と一致します。宇宙(「コスモス」)は、そのすべての部分によって決定されます。同様に、より最近のアプローチは、ハメロフとペンローズ[42]およびパーシンガーとサンピエール[43]によって拡張され、定量化されています。重力または電磁気学のいずれか、またはこれらは相互に排他的ではないため、これらのパラメーターを満たすことができる物理的な候補を表すという仮定に基づいて操作しました。私たちのアプローチは、光子[43]、したがって電磁気学を支持してきました。光子は、空間と時間の長距離にわたる複雑な現象を関連付ける基本的なプロセスである可能性があり、非局所的な光子-光子相互作用を想定した速度の制限によって妨げられることはありません。これが有効である場合、最も支配的な構成要素である水素原子と1.42GHzの中性水素線の共通性などの積分因子が存在する必要があります[44]。グルタメートの適用によって生成された平均スペクトルパワー密度(〜210-12Wm-2またはkgs-3)をそれに関連する微小電圧の変化で割ったものが関連している可能性があります(ただし、潜在的に偽物です)アプリケーション(〜210-6V)は10-6Am-2になります。水と比較してグルタミン酸の適用に関連する10-10Aに相当するPMT開口部の領域全体に適用されます。この電流を10-19Asの単位電荷値で割ると、残留周波数は109 HzまたはGHzになり、中性水素線の範囲内に十分収まります。死んだ生物学的物質がどのように体系的に光子を放出できるかを説明する強力な仮説的メカニズムがない場合、注意を払っても、この数の収束をさらに検討する必要があります。

  Systematic injections of different concentrations of two “psychotropic” compounds, nicotine and ketamine, also showed natural, living brain-like responses in terms of both latency and concentration. Again there were anisotropic hemispheric responses within the regions of interest. Enhanced theta power associated with nicotine would be consistent with the memory-enhancing capacity of this cholinergic-stimulating compound [45]. It may be relevant that nicotinamide adenine dinucleotide (NAD), which contains the molecular structure nicotinic acid, is a major source of electrons in living biochemical systems. The purine component of that molecule is synthesized from glutamate, aspartate and glycine. Tryptophan is the precursor of the nicotinamide moiety of NAD and NADP and contributes to the creation of nicotinic acid. From this perspective the similarity of the theta-band enhancement for the right hippocampal regions for both serotonin and nicotine would be expected. These patterns suggest the possibility that a residual of the intrinsic signatures that reflected the complex biochemical reactions within brain tissue may still be present in fixed post-mortem tissue and might be “reactivated”. That the same sites and frequencies were either enhanced by glutamate or suppressed by ketamine at realistic physiological dosages would support this possibility.

  Whereas electrophysiological studies are regularly conducted with still-living tissue explants, there are a few notable methodological differences between the aforementioned and what we have presented. First, tissue preparations, whether measured by single electrodes or multi-electrode arrays, are usually no thicker than 1 mm where slices of ~400 μm are typical [46]. Second, measurements of tissue preparations such as those of hippocampal slices are typically conducted within 24 hours of decapitation and within a nutrient-rich medium which is supplemented in various ways to inhibit rapid tissue deterioration [46, 47]. During this period, and despite mitigation efforts, a significant proportion of the cells usually die as inferred by staining procedures [47]. The tissue explants are normally maintained at physiological temperature and immobilized to reduce mechanically-induced damage. Our specimens are chemically fixed, much thicker (> 1cm), older, maintained at room temperature, and not supplemented in any way. It is therefore curious that in both cases, fluctuations in electric potential differences can be observed. Multi-electrode array recordings of tissue explants are known to register spike values of up to 600 μV, though the typical range of fluctuations are within 10–100 μV [46]. Our measurements of post-mortem, fixed tissue have revealed typical fluctuations within 1–80 μV with some high-magnitude transients [12]. In this respect, our measurements are consistent with those observed by others.

異なる濃度の2つの「向精神性」化合物、ニコチンとケタミンの体系的な注射も、潜時と濃度の両方の点で自然な生きた脳のような反応を示しました。ここでも、関心領域内に異方性の半球応答がありました。ニコチンに関連する強化されたシータパワーは、このコリン作動性刺激化合物の記憶強化能力と一致します[45]。分子構造ニコチン酸を含むニコチンアミドアデニンジヌクレオチドNAD)が、生きている生化学システムにおける主要な電子源であることが関連している可能性があります。その分子のプリン成分は、グルタミン酸アスパラギン酸グリシンから合成されます。トリプトファンは、NADおよびNADPのニコチンアミド部分の前駆体であり、ニコチン酸の生成に寄与します。この観点から、セロトニンとニコチンの両方の右海馬領域のシータバンド増強の類似性が期待されます。これらのパターンは、脳組織内の複雑な生化学的反応を反映した固有の特徴の残余が、固定された死後組織にまだ存在し、「再活性化」される可能性があることを示唆しています。同じ部位と頻度がグルタメートによって増強されるか、現実的な生理学的投与量でケタミンによって抑制されるということは、この可能性を裏付けるでしょう。 電気生理学的研究はまだ生きている組織外植片で定期的に行われていますが、前述のものと私たちが提示したものとの間にはいくつかの顕著な方法論の違いがあります。第一に、組織標本は、単一電極または多電極アレイのどちらで測定された場合でも、通常1 mm以下であり、約400μmのスライスが一般的です[46]。第二に、海馬スライスなどの組織標本の測定は、通常、断頭後24時間以内に、急速な組織劣化を抑制するためにさまざまな方法で補充された栄養豊富な培地内で行われます[4647]。この期間中、そして緩和努力にもかかわらず、染色手順によって推測されるように、細胞のかなりの割合が通常死にます[47]。組織外植片は通常、生理学的温度に維持され、機械的に誘発される損傷を減らすために固定化されます。私たちの標本は化学的に固定されており、はるかに厚く(> 1cm)、古く、室温で維持されており、いかなる方法でも補充されていません。したがって、どちらの場合も電位差の変動が見られるのは不思議です。組織外植片の多電極アレイ記録は、最大600μVのスパイク値を記録することが知られていますが、変動の典型的な範囲は10100μVの範囲内です[46]。死後の固定組織の測定では、180μV以内の典型的な変動といくつかの高振幅の過渡現象が明らかになりました[12]。この点で、私たちの測定値は他の人が観察したものと一致しています。

  Finally, the persistence of essential microstructure was evident by the remaining signal complexity and frequency discrimination that was still apparent within the transverse temporal gyrus. A remarkable frequency dependence for maximum responsivity according to our measures occurred at the lower boundary of the threshold for hearing in the human brain. Compared to baseline measurements, the largest discrepancy occurred around 20 Hz. As recently reviewed by Persinger [48] this is the classic transition between infrasound and regular sound discernment by the human brain. What is less known is that human auditory system does respond to < 20 Hz sound (mechanical vibrations). However, these regions of the system are less expansive and have few afferents to regions of the cortices involved with awareness. This structural substrate appears to remain after death in appropriately fixed brains.

  Merker [49] presented an argument that gamma synchrony, rather than representing a cognitively-significant correlate, is more likely an indicator of generic infrastructural control at the level of the tissue. That is, the cognitive correlate of cortical gamma synchrony is really just a necessary co-occurrence rather than a central operator of cognitive states. If one assumes that the brain is “dead” and therefore categorically can’t be conscious, Merker’s [49] interpretation could hold true as we’ve observed a degree of gamma activations which could be indicative of synchrony. However, as self-report methods which require sensory inputs and motor outputs are unavailable to the post-mortem specimens, consciousness and cognitive states cannot be measured without inference by electroencephalography. Therefore, the assumption of an absence of consciousness would be based upon an absence of evidence. From this perspective, if Merker’s interpretation is incorrect and gamma synchrony is in fact cognitively-significant beyond mere activation, the post-mortem brain which displays subtle cortical oscillations, particularly within the theta and gamma bands as demonstrated here, could express some capacity for cognitive activation

最後に、本質的な微細構造の持続性は、横側頭回内でまだ明らかであった残りの信号の複雑さと周波数弁別によって明らかでした。私たちの測定による最大応答性の顕著な周波数依存性は、人間の脳の聴覚のしきい値の下限で発生しました。ベースライン測定と比較して、最大の不一致は約20Hzで発生しました。 Persinger [48]によって最近レビューされたように、これは人間の脳による超低周波音と通常の音の識別の間の古典的な移行です。あまり知られていないのは、人間の聴覚系が20 Hz未満の音(機械的振動)に反応することです。ただし、システムのこれらの領域はそれほど拡張性がなく、意識に関与する皮質の領域への求心性神経がほとんどありません。この構造基質は、適切に固定された脳で死後も残っているようです。 Merker [49]は、認知的に有意な相関関係を表すのではなく、ガンマ同期が組織レベルでの一般的なインフラストラクチャ制御の指標である可能性が高いという議論を示しました。つまり、皮質ガンマ同期の認知相関は、認知状態の中心的な演算子ではなく、実際には必要な共起にすぎません。脳が「死んでいる」ため、断固として意識できないと仮定した場合、同期を示す可能性のあるある程度のガンマ活性化が観察されたため、マーカーの[49]解釈が当てはまる可能性があります。しかし、死後の標本では感覚入力と運動出力を必要とする自己報告法が利用できないため、脳波による推論なしに意識と認知状態を測定することはできません。したがって、意識の欠如の仮定は、証拠の欠如に基づいています。この観点から、マーカーの解釈が正しくなく、ガンマ同期が実際に単なる活性化を超えて認知的に重要である場合、特にここに示されているようにシータおよびガンマバンド内で微妙な皮質振動を示す死後の脳は、認知能力を表す可能性がありますアクティベーション