Анестезията драстично отклонява движението на мозъчните вълни

Резюме: Нови открития разкриват как безсъзнанието, предизвикано от анестезия, се различава от нормалния сън, когато става въпрос за активност на делта вълните в мозъка.

Източник: Пикоуър институт за учене и памет

Представете си съзнателния мозък като бурно море от сблъскващи се и разпръскващи се вълни с различни размери и форми, въртящи се и течащи в много различни посоки. Сега си представете океански лайнер, който се вдига, изравнявайки всички следи зад него с могъщото си прощално следене.

Ново проучване разкрива, че безсъзнанието, предизвикано от често използваното лекарство пропофол, има нещо като този метафоричен ефект върху високочестотните мозъчни вълни, като сякаш ги помита и, като очевидно последствие, също помита съзнанието.

По-прозаично, изследването в Списание за когнитивна невронаука от учени от MIT от Института за учене и памет Picower показва, че пропофолът драматично променя начина, по който различните честоти на мозъчните вълни преминават през повърхността на мозъка или кората.

Докато съзнателните мозъци показват смес от вълни с различни честоти, въртящи се или пътуващи директно в различни посоки, мозъците под анестезия с пропофол станаха доминирани от мощни много нискочестотни “делта” вълни, търкалящи се директно навън в противоположни посоки, вместо бавно да се въртят около централните точки, докато правете по време на съзнание.

Високочестотните „бета“ вълни, от друга страна, станаха по-малко на брой и с по-нестабилен модел, движейки се само в посоки, които не са доминирани от възходящите делта вълни.

Смята се, че пътуващите вълни изпълняват много важни функции, тъй като координират дейността на мозъчните клетки върху областите на мозъка, които покриват. Те включват четене на информация от паметта и запазването й, докато чака да бъде използвана в познанието. Те също могат да помогнат при възприятието и да действат като начин за запазване на времето в мозъка.

Следователно констатациите илюстрират колко дълбоко анестезията променя състоянието на мозъка, тъй като предизвиква и поддържа безсъзнание, каза водещият автор Ърл К. Милър, професор по неврология в Пикоуър в катедрата по мозъчни и когнитивни науки на Масачузетския технологичен институт.

„Ритмите, които свързваме с висшето познание, се променят драстично от пропофола“, каза Милър. „Пътуващите бета вълни, наблюдавани по време на будност, са отблъснати, пренасочени от делта вълни, които са били модифицирани и направени по-мощни чрез анестезия. Делтите минават като бик през магазин за порцелан.

Водещият автор Емери Н. Браун каза, че констатациите илюстрират, че има много начини, по които анестетичните лекарства могат да повлияят на мозъка.

„Пътуващите вълни, генерирани от пропофол, ни помагат да разберем, че има много динамични явления, създадени от анестетиците, които могат да допринесат за променени състояния на будност, като безсъзнание“, каза Браун, анестезиолог в Масачузетската обща болница и Едуард Худ Таплин, професор по компютърна невронаука и Здраве. Наука и технологии в MIT.

„Следователно е неразумно да се мисли, че има единен механизъм на действие за всички анестетици.

Водещият автор Sayak Bhattacharya, постдокторант на Picower в лабораторията на Милър, ръководи изследването чрез повторен анализ на набор от данни, записани върху две животни, докато те са били подложени на анестезия с пропофол, останали в това състояние за определен период от време, след което били върнати в съзнание.

Това е важно, каза Бхатачаря, защото въпреки че пътуващите вълни са наблюдавани многократно при субекти под анестезия, това изследване е сред първите, които ги следват при субекти чрез процеса на загуба и възстановяване на осъзнаването.

„Нито едно проучване не е наблюдавало как пътуващите вълни преминават директно от събуждане към анестезия и след това обратно към събуждане в същия експеримент“, каза той.

„Ние непрекъснато наблюдавахме как се държат тези вълни, когато животните са в будно състояние, след това как се променят, когато настъпи загуба на съзнание, и след това отново, когато съзнанието се възвърне – всички при същите животни, в непрекъснато състояние. експериментална сесия. Това ни позволи да изследваме в реално време как са модифицирани невронните пътища, които произвеждат вълните.

Първият анализ на лабораторията на набора от данни, публикуван през 2021 г., документира дълбока промяна към делта вълните, но не измерва пътуващия характер на вълните.

В новия анализ Bhattacharya и неговите съавтори откриха значителни промени не само в честотата, но и в посоката на вълната, скоростта, структурната организация и равнинната спрямо ротационната форма.

“Нискочестотните (~1 Hz) делта вълни се увеличават, докато високочестотните (8-30 Hz) вълни намаляват”, пишат авторите.

„Бавните делта вълни се ускориха и станаха по-пространствено организирани. Те станаха по-плоски (и по-малко въртящи се) и увеличиха огледалните вълни, пътуващи в противоположни посоки. В каквито и посоки да се лееха бавните делта вълни след безсъзнание, те доминираха.

„Високочестотните вълни намаляват и губят структурата си след загуба на съзнание, въпреки увеличението [wave] мощност и течаше предимно в посоки, където бавните делта вълни бяха по-рядко срещани.

Високочестотните „бета“ вълни, от друга страна, станаха по-малко на брой и с по-нестабилен модел, движейки се само в посоки, които не са доминирани от възходящите делта вълни. Изображението е публично достояние

След като животните дойдоха в съзнание, техните вълнови модели се върнаха на мястото, където са били преди приложението на пропофол. Ясната връзка между тези два режима (неограничена бета преди или след анестезия срещу делта доминиране по време на анестезия) и състоянието на съзнанието силно предполага връзка, каза Бхатачаря.

„Предполагаме, че драстичното нарушаване на бета-пътуващите вълни и тяхното пренасочване може да допринесе за загуба на съзнание при анестезия с пропофол“, каза той.

По-специално, резултатите от проучването предполагат важен начин, по който анестезията се различава от съня (често срещано погрешно схващане е, че двете състояния на безсъзнание са сходни).

Вижте също

Това показва малко момиченце, което яде резен диня

При нормален сън делта вълните се движат по въртящ се модел, който може да осигури време, което предизвиква „пиковата зависима от времето пластичност“, необходима за консолидиране на спомените за преживявания, натрупани през деня.

При пропофол обаче делта вълните стават равнинни, а не ротационни, нарушавайки този механизъм за подпомагане на паметта и лишавайки мозъка от ключова функция на съня.

Освен Бхатачаря, Милър и Браун, другите автори на статията са Джейкъб Донохю, Мередит Манке и Скот Бринкат.

Финансиране: Фондация JPB, Националният институт по общи медицински науки и Службата за военноморски изследвания финансираха изследването.

За тази новина за изследване на съзнанието

автор: Дейвид Оренщайн
Източник: Пикоуър институт за учене и памет
контакт: Дейвид Оренщайн – Пикоуър институт за учене и памет
снимка: Изображението е публично достояние

Оригинално изследване: Достъпът е затворен.
„Анестезия с пропофол променя кортикалните пътуващи вълни“ от Sayak Bhattacharya et al. Списание за когнитивна невронаука


абстрактно

Анестезията с пропофол променя кортикалните пътуващи вълни

Осцилаторната динамика в кората изглежда се организира в пътуващи вълни, които изпълняват различни функции.

Последните проучвания показват, че пропофолът, широко използван анестетик, драматично променя кортикалните трептения чрез увеличаване на силата и кохерентността на бавните делта осцилации. Не е известно как това се отразява на пътуващите вълни.

Сравнихме пътуващи вълни през кората на нечовешки примати преди, по време и след индуцирана от пропофол загуба на съзнание (LOC). След LOC пътуващите вълни в бавния делта диапазон (∼1 Hz) се увеличават, стават по-организирани и се движат в различни посоки спрямо будното състояние. Пътуващите вълни с по-висока честота (8–30 Hz), от друга страна, намаляват, губят структурата си и се изместват в посоки, където бавните делта вълни са по-рядко срещани.

Резултатите предполагат, че LOC може да се дължи отчасти на увеличаване на силата и посоката на бавно-делта вълни, които от своя страна модифицират и нарушават пътуващите вълни на по-високите честоти, свързани с познанието.

Add Comment