Новое исследование из США показывает впервые, что мозг имеет различную структуру электрической активности, поскольку пациенты теряют сознание во времяанестезия. Структура показывает очень медленные колебания, отражая распад связи между различными областями мозга, каждая из которых показываетвзрывы шорт активности, чередующейся с дольше, заставляют замолчать.Исследователи пишут об их результатах исследования в работе, опубликованной онлайн сначала 5 ноября в Продолжениях Национальной Академии
Науки.Они надеются, что путем улучшения понимания того, что происходит в мозгу, поскольку это теряет сознание, исследование поможет анестезиологам лучше сохранить правильное равновесиемежду слишком мало и слишком много анестезирующего средства.
Ведущий автор Патрик Пердон, преподаватель анестезии в Медицинской школе Центральной больницы Массачусетса (MGH) и Гарварда, сообщает в заявлении, клинических врачахбудет теперь знать, что искать на электроэнцефалографе (ЭЭГ) при подвергании пациента анестезии:«У нас теперь наконец есть объективный физиологический сигнал для измерения когда чье-то бессознательное состояние под анестезией».Структуры ЭЭГ в эпилептических пациентахЭЭГ является машиной, делающей запись электрической активности мозга через электроды на скальпе. Это измеряет изменения в напряжении, следующем из различноготок, текущий между нейронами или клетками головного мозга.
Для их исследования Purdon и коллеги изучили эпилептических пациентов, которым внедрили электроды в их мозги, чтобы контролировать приступы и переносили операциюудалить их.Пациенты получили общее анестезирующее средство, известное как пропофол, и контролировали их мозговую активность ЭЭГ.Пропофол активирует рецепторы на нейронах в пути, делающем клетки головного мозга менее активными, несмотря на то, что точно то, как это происходит, не ясно.
Исследователи заметили, что ЭЭГ показал различную структуру в пункте, где сознание было потеряно. Это было спустя приблизительно 40 секунд после полученияанестезирующее средство, и было определено моментом, когда пациенты прекратили отвечать на звуки, играемые им каждые четыре секунды.
Различная структура полной и местной мозговой активностиЧтобы сделать запись мозговой активности, Purdon и коллеги использовали два различных размера электрода, каждый размер, берущий различное чтение мозговой активности.
Более крупные электроды,о размере большой монеты, были помещены на расстоянии примерно в 1 см и сделал запись полного ЭЭГ или структуры мозговой волны.Более локализованные, электроды меньшего размера были сконцентрированы в группе рядов приблизительно 4 мм шириной. Между 50 и 100 из них были внедрены в каждого пациента, вразличные отделы головного мозга.Эти электроды меньшего размера сделали запись активности от отдельных нейронов, и это исследование, как думают, является первым, чтобы сделать запись активности нейрона у больных, как они проигрываютсознание.
Большие электроды показали это в течение одной или двух секунд после пациентов, теряющих сознание, структура ЭЭГ, внезапно превращенная к низкочастотным колебаниям,приблизительно в 1 цикле в секунду (приблизительно 1 Гц).Это совпало с маленькими электродами, показывающими «мерцающую» структуру на отдельном уровне нейрона.
Отдельные нейроны в пределах локализованных отделов головного мозга былиактивный для нескольких сотен миллисекунд, затем стал тихим для нескольких сотен миллисекунд. Это создало колеблющуюся структуру, замеченную на ЭЭГ, скажитеисследователи.«Мы показываем, что вызванное пропофолом бессознательное состояние появляется в течение секунд после резкого начала медленного (колебание отмечает государство, в котором корковые нейроны поддерживают местные структуры сетевой активности, но эта активность фрагментирована через оба времени и пространства», онинаписать.Периодическое глушение предотвращает коммуникацию в мозгу
Один из ведущих авторов, Лоры Льюис, аспиранта в Отделении Мозговой и Когнитивистики (BCS) в Массачусетском технологическом институте(MIT), говорит:«В небольшой площади вещи могут выглядеть довольно нормальными, но из-за этого периодического глушения, все прервано каждая несколько сотен миллисекунд и этогопредотвращает любую коммуникацию."«Когда одна область была активна, было вероятно, что другая мозговая область, с которой это пыталось общаться, не была активна. Даже когда нейроны шли, они все ещене мог послать информацию в другие отделы головного мозга», объясняет она.Потеря сознания могла быть «Неудачей информационной интеграции»Майкл Авидэн является преподавателем анестезиологии в Вашингтонском университете Медицинская школа и не был вовлечен в исследование.
Он описывает результаты исследования как«возбуждение» и предлагает, чтобы они предложили нейробиологические доказательства «информационной теории интеграции» сознания. Эта теория предлагает крупный мозгсети объединяют информацию от чувств генерировать наше общее впечатление мира вокруг нас.Когда мы теряем сознание, могла все еще быть информация «вход в мозг, но та информация остается локализованной и не становится интегрированной в aчеткая картина», объясняет он.
Другой ведущий автор, говорит Эмери Браун, преподаватель и медицинских наук мозговой и когнитивистики и технологии в MIT и анестезиолога в MGH,этот механизм «неудачи информационной интеграции» был выдвинут прежде как возможное объяснение потери сознания, но это не было ясно как этообработанный.«Это обнаружение действительно сужает его вполне немного. Это действительно, очень фундаментальным способом, действительно ограничивает возможности того, каковы механизмы могли быть», добавляет он.
Успешная анестезия: Maintaing неустойчивое равновесиеИсследователи надеются, что структура поможет анестезиологам улучшить контроль пациентов, поскольку они получают анестезию, таким образом предотвращая редкие случаи где пациентыпроснитесь во время операций или где слишком много анестезирующего средства останавливает их дыхание.В настоящее время анестезиологи контролируют пациентов под анестезирующим средством с записями, вычисляющими индекс от ЭЭГ.
Но тот индекс может скрыть основноефизиология, которая может быть замечена непосредственно в медленных волнах.Браун говорит, что их результаты исследования предлагают, чтобы они смотрели на и интерпретировать колебания в сырых чтениях ЭЭГ.
«Если Вы делаете это, у Вас есть физиологически связанный способ знать, когда кто-то без сознания. Мы можем взять это в операционную сегодня и дать лучшеконтроль за пациентом», добавляет он.
Команда теперь собирается посмотреть на то, что происходит в мозгу, поскольку это приходит в сознание. Они уже начали смотреть на эффекты другой анестезиипрепараты, чтобы видеть, генерируют ли они те же мозговые структуры.
Пердон говорит на основе исследований ЭЭГ, кажется, существует много других препаратов, производящих те же медленные колебания. Но существует также число, которые «делаютчто-то полностью различное», добавляет он.
Фонды от Институтов Nationa здоровья (NIH), канадского Исследовательский фонда, и Национального Института Неврологических расстройств и Инсульта, помоглифинансируйте исследование.