Brain má rozlisující aktivitu pri ztráte vedomí behem anestezie

Nová studie z USA poprvé odhaluje, ze mozek má odlisný vzorec elektrické aktivity, protoze pacienti pri anestezii ztrácejí vedomí. Vzorek vykazuje velmi pomalé oscilace, coz odrází rozpad komunikace mezi ruznými oblastmi mozku, z nichz kazdá ukazuje krátké výbuchy cinnosti strídající se s delsími ticemi.
Vedci písí o svých zjisteních v clánku publikovaném on-line nejprve dne 5. listopadu v Sborník z Národní akademie ved.
Doufá, ze tím, ze zlepsí porozumení tomu, co se deje v mozku, jak ztratí vedomí, studie pomuze anesteziologum lépe udrzet správnou rovnováhu mezi prílis malou a prílisnou anestezií.
Senior autor Patrick Purdon, instruktor anestezie v Massachusetts General Hospital (MGH) a Harvard Medical School, ríká ve svém prohlásení, ze klinici budou nyní vedet, co hledat na elektroencefalografu (EEG) pri uvedení pacienta pod anestezii:
"Nyní máme nakonec objektivní fyziologický signál pro merení, kdy je nekdo v bezvedomí za anestezie."

EEG vzory u epileptických pacientu

EEG je stroj, který zaznamenává elektrickou aktivitu mozku elektrodami na pokozce hlavy. Merí zmeny napetí v dusledku ruzných proudu proudících mezi neurony nebo mozkové bunky.
Pro jejich studium Purdon a kolegové studovali epileptické pacienty, kterí meli v mozku implantované elektrody, aby sledovali záchvaty a operaci, která je odstraní.
Pacienti obdrzeli spolecnou anestetiku známou jako propofol a jejich mozková aktivita byla sledována pomocí EEG.
Propofol aktivuje receptory na neuronech zpusobem, který ciní mozkové bunky méne aktivní, i kdyz presne to není jasné.
Vedci si toho vsimli EEG vykazovala odlisný vzorec v míste, kde bylo ztraceno vedomí. Bylo to asi 40 sekund po obdrzení anestetika a bylo definováno okamzikem, kdy pacienti prestali reagovat na zvuky, které se jim hrají kazdých ctyri vteriny.

Významný vzorec celkové a místní aktivity mozku

Pro zaznamenání aktivity mozku Purdon a kolegové pouzívali dve ruzné velikosti elektrod, pricemz kazdá velikost mela odlisné ctení aktivity mozku. Vetsí elektrody o velikosti velké mince byly umísteny zhruba o 1 cm od sebe a zaznamenaly celkový vzorek EEG nebo mozkové vlny.
Mensí lokalizované elektrody byly soustredeny ve skupine rádku o sírce asi 4 mm. Mezi 50 a 100 z nich bylo implantováno u kazdého pacienta v ruzných oblastech mozku.
Tyto mensí elektrody zaznamenaly aktivitu z jednotlivých neuronu a tato studie je povazována za první, která zaznamenává neuronovou aktivitu u pacientu pri ztráte vedomí.
Velké elektrody ukázaly, ze v jedné nebo dvou sekundách pacientu, kterí ztrácejí vedomí, se obraz EEG najednou zmenil na kmitocty s nízkým kmitoctem, priblizne 1 cyklus za sekundu (asi 1 Hz).

To se shodovalo s malými elektrodami, které vykazovaly "blikající" vzorek na úrovni jednotlivých neuronu. Jednotlivé neurony v lokalizovaných oblastech mozku byly aktivní po nekolik set milisekund a poté se staly tichou po nekolik set milisekund. To vytvorilo kmitavý vzorek videný na EEG, ríkají výzkumní pracovníci.
"Ukazujeme, ze propofolem vyvolané bezvedomí se vyskytuje behem nekolika sekund od náhlého nástupu pomalého (periodické tlumení brání komunikaci v mozku) Jedna z hlavních autoru Laury Lewisové, absolventka katedry mozku a kognitivních ved (BCS) v Massachusetts Institut technologie (MIT), ríká:
"V malém prostoru to muze vypadat docela normálne, ale kvuli tomuto pravidelnému tlumení se vsechno prerusuje kazdých nekolik set milisekund a zabranuje jakékoli komunikaci."
"Kdyz byla jedna oblast aktivní, bylo pravdepodobné, ze dalsí oblast mozku, se kterou se snazila komunikovat, nebyla aktivní. Dokonce i kdyz byly neurony, nemohly zaslat informace do jiných oblastí mozku," vysvetluje.

Ztráta vedomí by mohla být "selhání integrace informací"

Michael Avidan je profesorem anesteziologie na Washingtonské univerzitní lékarské fakulte a nezúcastnil se studie. On popisuje nálezy jako "vzrusující" a navrhuje, ze nabízejí neurobiologické dukazy pro "teorii informacní integrace" vedomí. Tato teorie naznacuje, ze rozsáhlé mozkové síte integrují informace ze smyslu a vytvárejí nás celkový dojem ze sveta kolem nás.
Kdyz ztratíme vedomí, muze se stát, ze informace pricházejí do mozku, ale tyto informace zustávají lokalizované a nebudou integrovány do koherentního obrazu, "vysvetluje.
Dalsí vedoucí autor, Emery Brownová, profesorka mozkových a kognitivních ved a zdravotnických ved a technologií v MIT a anesteziologa MGH, uvádí, ze mechanismus "selhání integrace informací" byl predkládán jako mozné vysvetlení ztráty vedomí, ale nebylo jasné, jak to fungovalo.
"Toto zjistení skutecne zuzuje tolik. Ve skutecnosti to velmi zásadním zpusobem omezuje moznosti toho, co by mohly být mechanismy," dodává.

Úspesná anestezie: udrzování jemné rovnováhy

Vedci doufají, ze vzorec pomuze anesteziologum zlepsit monitorování pacientu pri jejich anestezii, címz se zabrání vzácným prípadum, kdy se pacienti probouzí behem operací nebo kde prílis mnoho anestetik zastaví jejich dýchání.
Anesteziologové v soucasné dobe monitorují pacienty v anestezii se záznamy, které vypocítají index z EEG. Tento index vsak muze skrýt základní fyziologii, která je videt prímo v pomalých vlnách.
Brown ríká, ze jejich poznatky naznacují oni by meli hledat a interpretovat kmity v surových hodnotách EEG.
"Pokud to udeláte, máte fyziologicky spojený zpusob, jak vedet, kdy nekdo je v bezvedomí. Muzeme to dnes vzít do operacního sálu a dát lépe péci pacientum," dodává.
Tým se nyní podívá na to, co se deje v mozku, kdyz znovu získává vedomí. Uz zacali zkoumat úcinky jiných anestetických léku, aby zjistili, zda generují stejné vzorky mozku.
Purdon ríká, ze na základe studií EEG se zdá, ze existuje mnoho dalsích léku, které produkují stejné pomalé oscilace. Existuje vsak také mnozství, které "delají neco úplne jiného," dodává.
Na financování studie prispely financní prostredky od Národních institucí zdraví (NIH), Kanadské výzkumné nadace a Národního ústavu neurologických poruch a mrtvice.
Napsal Catharine Paddock PhD