Neurosurgical considerations on the brain mechanisms of consciousness

Summary

The different aspects of conscious and unconscious states in humans may be studied particularly in patients with head injuries, cerebro-vascular accidents, epilepsy and intracranial tumours. The cause of the sudden loss of consciousness in concussion of the brain is still a matter of discussion, and various opinions are presented. Among the cerebro-vascular diseases the rupture of saccular aneurysms on the anterior part of the circle of Willis is often accompanied by severe disturbances of consciousness. The importance of the posterior mesial parts of the frontal lobes in the maintenance of functions of consciousness is stressed. Structures in the vicinity of the third ventricle and the aqueduct of Sylvius also play an essential rôle in this respect. The reticular formation of the brain stem may be severely affected by tumour infiltrations without serious impairment of consciousness. A massive reduction of the amount of nervous tissue in regions considered significant for consciousness is thus not sufficient to abolish the conscious state. The time factor ofDott is a necessary component for a complete disruption of function.

The chronic disturbances of consciousness observed in severe craniocerebral injuries and after strangulation lend themselves particularly to studies on the mechanisms of consciousness. Biochemical dysfunction and disturbed energy production throughout the entire brain substance must be involved in many cases. In every instance of disturbed consciousness the centrencephalic integration inPenfield's sense is affected.

Zusammenfassung

Die verschiedenen Formen von Bewußtsein und Bewußtlosigkeitszuständen können beim Menschen, besonders an Patienten mit Hirnverletzungen, cerebrovasculären Insulten, Epilepsie und Hirntumoren untersucht werden. Die Ursache des plötzlichen Bewußtseinsverlustes bei der Gehirnerschütterung ist noch umstritten. Bei den cerebralen Gefäßkrankheiten ist die Ruptur eines Aneurysmas im vorderen Anteil des Circulus Villisii oft mit schweren Bewußtseinsstörungen verbunden. Die Bedeutung der medial-rückwärtigen Anteile des Stirnlappens für das Aufrechterhalten der Bewußtseinsfunktionen wird hervorgehoben. Strukturen in der Nachbarschaft des 3. Ventrikels und des Aquäduktes spielen in dieser Hinsicht ebenfalls eine große Rolle. Die reticulären Strukturen des Hirnstammes können dagegen beträchtlich durch Tumorinfiltration beeinträchtigt sein, ohne daß gröbere Bewußtseinsstörungen auftreten. Eine erhebliche Substanzminderung in Bereichen, die für das Bewußtsein von Bedeutung sein sollen, ist also noch nicht ausreichend, das Bewußtsein auszulöschen. Der Zeitfaktor (Dott) ist eine notwendige Komponente für die völlige Funktionsunterbrechung.

Die chronischen Bewußtseinsstörungen nach schweren Schädelhirnverletzungen und nach Strangulationen bieten besonders Gelegenheit zum Studium des Mechanismus des Bewußtseins. Biochemische Funktionsstörungen und gestörte Energieproduktion dürften in manchen Fällen die ganze Hirnsubstanz beeinträchtigen. In jedem Fall von Bewußtseinsstörung ist die zentrencephale Integration im SinnePenfields beeinträchtigt.

Résumé

Les différents aspects d'états conscients et inconscients chez l'homme peuvent être particulièrement étudiés sur des malades blessés à la tête, avec accidents cérébro-vasculaires, atteints d'épilepsie et tumeurs intracrâniennes. La cause de la perte soudaine de conscience par commotion du cerveau est encore un sujet de discussion, et des opinions variées se présentent. Parmi les maladies cérébro-vasculaires, la rupture d'anévrismes sacculaires sur la partie antérieure du cercle de Willis s'accompagne souvent de troubles graves de conscience. L'importance des régions médianes postérieures des lobes frontaux dans le maintien des fonctions de la conscience est notée. Des structures dans le voisinage du IIIème ventricule et de l'aqueduc de Sylvius jouent aussi un rôle essentiel à cet égard. La formation réticulaire de la base du cerveau peut être gravement atteinte d'infiltrations de tumeur, sans détériorations sérieuses de la conscience. Une réduction massive de la quantité de tissu nerveux dans des parties considérées importantes pour la conscience est ainsi nettement insuffisante pour abolir l'état conscient. Le facteur temps deDott est un constituant nécessaire pour une complète rupture de la fonction. Les troubles chroniques de la conscience observés sur des blessures graves crânio-cérébrales et après strangulation se prêtent surtout à l'étude des mécanismes de conscience. La dysfonction biochimique et la production troublée d'énergie à travers toute la substance cérébrale doivent être impliquées dans de nombreux cas. Dans chaque exemple de troubles de la conscience l'intégration centroencéphalique dans le sens dePenfield est affectée.

Riassunto

I differenti aspetti degli stati consci ed inconsci nell'uomo possono essere particolarmente studiati in pazienti con traumi cranici, affezioni cerebro-vascolari, epilessia e tumori endocranici. La causa dell'improvvisa perdita di coscienza nella concussione cerebrale è tuttora motivo di discussione e varie sono le opinioni in merito. Fra le malattie cerebro-vascolari la rottura di aneurismi sacculari della parte anteriore del circolo di Willis è spesso accompagnata da gravi disturbi di coscienza. L'importanza delle parti postero mesiali dei lobi frontali nel mantenimento delle funzioni della coscienza viene sottolineato. Strutture in prossimità del terzo ventricolo e dell'acquedotto di Silvio sono pure di essenziale importanza a tal riguardo. La formazione reticolare del tronco dell'encefalo può essere gravemente colpita da infiltrazioni tumorali senza seri squilibri di coscienza. Una massiva riduzione della quantità di tessuto nervoso in regioni considerate significative per la coscienza è pertanto non sufficiente per abolire lo stato di coscienza. Il fattore tempo diDott è una componente necessaria per una completa soppressione di funzione.

I disturbi cronici di coscienza osservati in gravi traumi cranio cerebrali e dopo strangolamento bene si prestano a studi sui meccanismi della coscienza. Disfunzioni biochimiche ed alterata produzione di energia in tutta la sostaaza cerebrale sono verosimilmente in causa in molti casi. In ogni caso di alterazione di coscienza l'integrazione centroencefalica nel senso diPenfield è compromessa.

Resumen

Los diferentes aspectos del estado consciente e inconsciente del hombre pueden ser estudiados particularmente en enfermos con heridas de cabeza, accidentes cerebro-vasculares, epilépticos y portadores de tumores cerebrales. La causa de la pérdida súbita de conciencia por contusión cerebral es todavia objeto de discusión y se presentan diversas opiniones. Entre las enfermedades cerebro-vasculares la ruptura de aneurismas saculares en la parte anterior del poligono de Willis se acompaña frecuentemente de trastornos graves de la conciencia. La importancia de las regiones medianas posteriores de los lóbulos frontales en el mantenimiento de las funciones de la conciencia es resenada. También las estructuras vecinas al tercer ventrículo y al acueducto de Silvio juegan un papel importante. La formation reticular de la base del encéfalo puede ser gravemente alcanzada por infiltraciones tumorales y sin haber deterioros graves de la conciencia. La reducción masiva del tejido nervioso en partes consideradas como importantes para la conciencia tampoco es marcadamente importante para abolir el estado de conciencia. El factor tiempo deDott es un elemento necesario para una completa ruptura de la función. Los trastornos crónicos de conciencia observados en heridos graves craneocerebrales y después de hernias cerebrales se prestan en gran manera al estudio de los mecanismos de la conciencia. La disfunción bioquímica asi como los trastornos de la energia a través de toda la sustancia cerebral deben ser considerados en numerosos casos. En cada ejemplo de trastornos de la conciencia está afectada la integración centroencefálica en el sentido dePenfield.