Отслеживание активности человеческого мозга показывает, как мозг теряет и восстанавливает сознание
Уже с середины 1800-х годов для общего обезболивания пациентов, подвергающихся хирургической операции, доктора использовали медицинские препараты. Однако, несмотря на широкое применение таких препаратов, совсем немного известно о том, как они вызывают такую глубокую потерю сознания.
Новое исследование, в ходе которого была отслежена активность мозга добровольцев в течение двухчасового периода (по мере того как они теряли и восстанавливали сознание), позволило исследователям из Массачусетского технологического института и Массачусетского госпиталя определить характерные диаграммы мозга, связанные с различными стадиями действия общей анестезии. Полученные данные пролили свет на то, как широко используемый препарат для анестезии оказывает свое влияние, они также могут помочь докторам лучше отлеживать состояние пациентов во время проведения операции и предотвращать редкие случаи пробуждения пациентов во время операции.
В настоящее время анестезиологи полагаются на систему мониторного наблюдения, которая принимает данные от электроэнцефалографа и, объединяя их, выводит одну цифру от нуля до ста. Однако этот индекс фактически скрывает информацию, которая могла бы быть очень полезной, как говорят авторы исследования, опубликованного в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences за 4 марта.
«Выполняя свою работу в операционной комнате, анестезиологии могут использовать информацию в этой статье для того, чтобы убедиться, что пациент без сознания, и у них будут определенные понятия относительно того, когда пациент может начать приходить в сознание», — говорит ведущий автор исследования, Эмери Браун, профессор наук о мозге и когнитивистики, а также медико-санитарных дисциплин и технологий в Массачусетском технологическом институте, и анестезиолог в Массачусетском госпитале.
Ведущим автором работы является Патрик Пардон, преподаватель анестезии в Массачусетском госпитале и Гарвардской медицинской школе.
Характерные диаграммы
Осенью прошлого года Пардон, Браун и их коллеги опубликовали исследование активности мозга у пациентов с эпилепсией в состоянии анестезии. Используя электроды, которые были имплантированы в мозг пациентов в качестве составляющей их лечения от эпилепсии, ученым удалось определить характерные признаки диаграммы ЭЭГ, которые появляются во время анестезии.
В ходе нового исследования, ученые изучили здоровых добровольцев, оценив активность их мозга при помощи 64 электродов, прикрепленных к коже головы. Они не только обнаружили характерные признаки, которые, похоже, соответствовали тому, что они наблюдали в прошлогоднем исследовании, но и заметили гораздо больше деталей, так как они вводили дозу пропофола в течение более продолжительного периода времени и наблюдали за участниками, пока те не пришли в себя.
Пока участники получали пропофол, исследователи наблюдали за их способностью к реагированию на звуки. Каждые четыре секунды, участники слышали либо механический звук, либо слово, например свое имя. В течение процесса ученые измеряли активность мозга посредством ЭЭГ, в то время как добровольцы нажимали кнопку, показывая, слышали ли они звук.
По мере того, как участники становились менее восприимчивыми, появлялись характерные диаграммы. Вначале, когда участники только начинали терять сознание, исследователи обнаружили колебания активности мозга в диапазоне низких частот (от 0.1 до 1 герц) и в альфа-диапазоне частот (от 8 до 10 герц) в префронтальной коре головного мозга. Они также обнаружили специфическую взаимосвязь между колебаниями в этих двух полосах частот: альфа-колебания достигали пика, когда низкочастотные волны находились в самой низкой точке.
Когда мозг достигал более глубокого уровня бессознательности, происходили значительные изменения: альфа-колебания достигали высшей точки тогда, когда низкочастотные волны также находились на пике.
Исследователи считают, что эти колебания в диапазоне низких частот и в альфа-диапазоне частот, которые они также отметили в ходе прошлогоднего исследования, вызывают бессознательное состояние, прерывая нормальную коммуникацию между различными областями мозга. Колебания, по всей видимости, сдерживают то количество информации, которая передается между лобной корой и таламусом, в норме сообщающихся друг с другом по очень широкому диапазону полос частот, чтобы передавать сенсорную информацию и контролировать внимание.
Колебания также не позволяют различным областям коры головного мозга осуществлять координацию. Исследование, проведенное в прошлом году, позволило ученым обнаружить, что во время анестезии нейроны в пределах небольших локализованных областей головного мозга активизируются на несколько сотен миллисекунд, а затем отключаются на несколько сотен миллисекунд. Это вспыхивание активности, которое создает такую диаграмму с медленными колебаниями, не дает областям мозга нормально сообщаться.
Лучшее отслеживание анестезии
Когда исследователи начали медленно уменьшать дозу пропофола, чтобы вывести участников из бессознательного состояния, они увидели обратную последовательность появления характерных изменений в активности мозга, произошедших при потере участниками сознания. За несколько минут до восстановления сознания альфа-колебания стали достигать пика, когда низкочастотные волны находились в самой низкой точке.
«Именно эта характерная черта может позволить определять, не выходит ли пациент на данном препарате из бессознательного состояния слишком рано», — говорит Пардон.
Случаи, когда у пациента восстанавливается сознание во время операции, вызывают тревогу, но происходят они очень редко – один или два случая на 10 000 операций, как говорит Браун. «Это не что-то, с чем бы нам приходилось бороться каждый день, но когда это случается, то вызывает у людей испуг и смятение. И у анестезиологов нет способа реагирования, потому что мы в действительности не знаем, когда вы без сознания», — говорит он. «Теперь эта проблема решена».
В настоящее время Пардон и Браун готовят обучающую программу для анестезиологов и ординаторов Массачусетского госпиталя, чтобы научить их интерпретировать информацию, необходимую для оценки степени глубины анестезии. Эту информацию можно получить при помощи мониторов ЭЭГ, которые в настоящее время используются при проведении большинства операций, как говорит Пардон. Так как пропофол является самым широко используемым препаратом для анестезии, новые данные должны быть полезны для большей части операций.
В ходе дополнительных исследований ученые в настоящее время изучают характерные диаграммы активности мозга, получаемые при использовании других препаратов для анестезии.
Источник: medicalnewstoday.com
- Открыта загадочная болезнь, имитирующая психическое расстройство
- Ожирение у матерей удваивает риск аутизма у детей
- Критические белки рака и места их взаимодействия
- Причины алкоголизма и наркомании
- Почему следует есть больше скумбрии и меньше лосося?
- Преимущества для здоровья от употребления мелкой рыбы
- Молекулярные причины болезни Альцгеймера
- Масло из фритюра способствует нейродегенерации
- Клюква повышает спортивные результаты
- Скрытая опасность усталости после сна
