Изучение того, как анестезия изменяет ритмы мозга, может напрямую улучшить безопасность пациента, поскольку эти ритмы хорошо видно на ЭЭГ в операционной
Ученые Массачусетского технологического института продемонстрировали, как препарат пропофол берет контроль над мозгом, участки которого координируется очень медленными ритмами, которые поддерживают соразмерно вялую скорость нервной деятельности. Электрическая стимуляция таламуса восстанавливает синхронность нормальных более высокочастотных ритмов мозга и уровней активности, пробуждая мозг.
«Считается, что анестезия просто «выключает» мозг», – сказал Эрл Миллер, один из авторов исследования, сообщает Science Daily – «Мы показали, что пропофол значительно изменяет и контролирует динамику ритмов мозга».
Функции сознания, такие, как восприятие и познание, зависят от координированной коммуникации мозга, в частности между таламусом и корой, на частоте от 4 до 100 Гц. Пропофол, как показывает исследование, снижает эту координацию до частоты всего около 1 Гц.
Лаборатория Миллера, возглавленная Андре Бастосом и Джейкобом Донохью, сотрудничала с лабораторией Эмери Н. Брауна. Они объединили экспертизу того, как нервные ритмы координируют кору головного мозга и производят сознательную функцию мозга, а также нейрологию анестезии и статистический анализ нервных сигналов.
Основной результат исследования, обозначение очень медленных ритмов вдоль коры головного мозга, предлагает модель измерения напрямую, когда субъекты теряют сознание после приема пропофола, и определение того, насколько глубоко они в этом состоянии, и насколько быстро они проснутся после окончания действия препарата.
Браун в течение длительного времени изучал, как общая анестезия действует на ритмы человеческого мозга, производя и анализируя замеры ритмов при помощи ЭЭГ. Поскольку новое исследование было проведено на животных моделях, команда смогла имплантировать электроды, которые могли напрямую измерять активность множества отдельных нейронов и ритмов в коре и таламусе. Браун сказал, что результаты, таким образом, значительно углубляют и расширяют знания, полученные на людях.
«Вся кора должна действовать синхронно для поддержки сознания», – сказал Миллер. – «Одна из теорий того, как это работает – через таламо-кортикальные петли, позволяющие коре синхронизироваться. Пропофол, возможно, прерывает нормальное действие этих петель, гиперсинхронизируя продолжительно в нижних состояниях. Это нарушает способность коры к коммуникации».
Читайте еще: Эпидемиологи всего мира предполагают, что 2021 год может быть осложнен возникновением двойной пандемии
Кроме преобладающей синхронии на очень низких частотах, команда отметила другие характерные особенности бессознательного состояния. Как раннее наблюдали ученые, у людей альфа и бета ритмы были заметно выше в задних участках коры во время бодрствования, но после потери сознания такие ритмы переходили намного выше в передние участки.
Команда также показала, что стимулирование таламуса высокочастотным импульсом тока (180 Гц) снимала эффект пропофола.