无意识的大尺度特征与偏离临界动力学相一致

皮质整合的丧失和电生理脑信号动力学的变化表征了从清醒到无意识状态的转变。这些观测背后的共同机制未知。本研究中我们提出一个基本模型，基于复杂系统相变理论解释这些经验观测。我们研究了在清醒、丙泊酚诱导的镇静和意识丧失以及随后恢复期间，用功能磁共振成像记录的大尺度脑活动的空间和时间相关性之间的联系。我们观察到在无意识期间额叶和丘脑区域的活动表现出长程时间相关性的降低以及功能连接偏离底层解剖约束。这些动力学和解剖-功能耦合的变化在受试者间相关，表明时间复杂性和对解剖连接的高效探索是互相关联的现象。展示相变系统的模型重现了我们的发现，以及无意识期间皮质对外部扰动敏感性降低。该理论框架统一了关于无意识期间脑活动的不同经验观测，并预测我们识别的原理是普遍的且独立于意识丧失背后的原因。