Kada se pacijenti podvrgnu opštoj anesteziji, njihova moždana aktivnost se često usporava dok tonu u nesvest. Veće doze anestetika mogu izazvati još dublje stanje nesvesti poznato kao supresija rafala, koje je povezano sa kognitivnim oštećenjima nakon što se pacijent probudi.
Nova studija sa MIT-a, u kojoj su istraživači analizirali EEG obrasce pacijenata pod anestezijom, otkrila je potpise moždanih talasa koji bi mogli pomoći anesteziolozima da odrede kada pacijenti prelaze u to dublje stanje nesvesti. To bi im moglo omogućiti da spreče pacijente da padnu u to stanje, smanjujući rizik od postoperativne disfunkcije mozga.
Rad se pojavljuje u Proceedings of the National Academy of Sciences.
Jedan od ovih karakterističnih EEG obrazaca pojavio se u alfa talasima mozga (koji imaju frekvenciju od osam do 14 ciklusa u sekundi). Kada su pacijenti postali nesvesni, ovi talasi su počeli da rastu i nestaju u amplitudi. Kako su pacijenti ulazili dublje u nesvest, obrazac ovog rasta i opadanja amplitude, ili modulacije amplitude, neprestano se menjao.
„Ako pratite ovu modulaciju kako postaje dublja ili plića, imate veoma principijelan način da pratite nivo nesvesti pod anestezijom“, kaže Emeri Braun, Edvard Hud Taplin, profesor medicinskog inženjerstva i računarske neuronauke i član MIT-ovog Picover instituta. za učenje i pamćenje i Institut za medicinsko inženjerstvo i nauku.
Braun je stariji autor nove studije. Glavni autori rada su naučnik Instituta Picover Elie Adam, diplomac MIT-a Ohioon Kvon i postdiplomac Karla Montejo.
Moždani talasi, koji nastaju sinhronizovanom neuronskom aktivnošću, osciliraju na različitim frekvencijama u zavisnosti od toga kakav zadatak mozak obavlja. Kada je mozak snažno uključen u mentalnu aktivnost, proizvodi više frekvencije beta (15-30 herca) i gama (veće od 30 herca) oscilacije, za koje se veruje da pomažu u organizovanju informacija i poboljšavaju komunikaciju između različitih regiona mozga.
Često korišćeni lekovi za anesteziju kao što je propofol imaju značajan uticaj na ove oscilacije. Tokom anestezije izazvane propofolom ili drugim anesteticima koji povećavaju efikasnost GABAergičnih inhibitornih receptora u mozgu, mozak ulazi u stanje nesvesti poznato kao sporo-delta-alfa (SDA). Ovo stanje karakterišu spore (0,1-1 herca), delta (1-4 herca) i alfa (8-14 herca) oscilacije.
Sa većim dozama ovih anestetika, mozak može pasti u još dublje stanje nesvesti. Kada su u ovom stanju, poznatom kao supresija rafala, EEG snimci iz mozga pokazuju duge periode neaktivnosti, isprekidane kratkim naletima oscilacija niske amplitude. Kada pacijenti uđu u ovo stanje, veća je verovatnoća da će doživeti postoperativnu konfuziju, delirijum i gubitak pamćenja. Ovi efekti, koji mogu trajati satima, danima, nedeljama ili mesecima, češći su kod starijih pacijenata.
SDA i suzbijanje rafala proizvode karakteristične EEG obrasce koji su dobro proučeni. Međutim, oni su proučavani kao odvojena stanja mozga; manje je jasno šta se dešava tokom tranzicije između dve države. Taj prelaz je ono što je MIT tim nameravao da analizira u ovoj studiji.
Da bi to uradili, istraživači su proučavali 10 zdravih dobrovoljaca i 30 pacijenata koji su bili podvrgnuti operaciji. Većina pacijenata je primila propofol intravenozno, a ostali su primili sevofluran, često korišćeni anestetički gas. Oba ova leka deluju na GABA receptore u mozgu, koji smanjuju ekscitabilnost neurona.
Kako je doza propofola povećana, pacijenti su pokazali dva karakteristična obrasca promene u EEG-u. Prvi obrazac je viđen u alfa talasima, koji su počeli da padaju i jenjavaju. Kako se doza povećavala, depilacija je skraćena, a opadanje je produženo, sve dok pacijent nije dostigao stanje supresije praska.
„Možete da vidite veoma jaku modulaciju, koja je uvek prisutna. Kako modulacija postaje sve dublja, na kraju se izravnava, i tada mozak dostigne dublje stanje“, kaže Braun.
Kada je količina leka smanjena, amplituda alfa talasa je ponovo počela da raste.
Istraživači su takođe pronašli karakterističan obrazac u sporim i delta talasima koji se vide u EEG očitanjima pacijenata. Spore i delta oscilacije su najsporiji moždani talasi, a kako se količina leka povećavala, frekvencija ovih talasa je postajala sve sporija i sporija, odražavajući smanjenje moždane aktivnosti.
Istraživači pretpostavljaju da propofol ispoljava ove efekte kroz svoj uticaj na metabolizam neurona. Pretpostavlja se da lek poremeti proizvodnju ATP-a, molekula koje ćelije koriste za skladištenje energije. Kako proizvodnja ATP-a opada, neuroni na kraju postaju nesposobni da se aktiviraju, što dovodi do supresije rafala.
„Ovo je u skladu sa zapažanjem da je supresija pucanja veoma česta kod starijih pacijenata, jer njihovo metaboličko stanje može biti manje dobro regulisano nego kod mlađih pacijenata“, kaže Braun.
Nalazi bi mogli ponuditi anesteziolozima precizniju kontrolu nad stanjem nesvesti pacijenta tokom operacije, kaže Braun. Sada se nada da će razviti algoritam koji bi mogao da generiše upozorenje da se pacijent približava suzbijanju rafala, što bi moglo da se prikaže na monitoru u operacionoj sali. On kaže da bi anesteziolozi takođe mogli da nauče da donesu tu odluku tražeći ove obrasce u pacijentovom EEG-u.
„Jedan od razloga zašto smo uzbuđeni zbog ovoga je to što je to nešto što zapravo možete videti u sirovom EEG-u“, kaže Braun. „Sada kada smo ukazali na ove obrasce, vrlo ih je lako uočiti.“
Istraživači sada planiraju da dalje istraže šta se dešava sa metabolizmom mozga tokom prelaska na suzbijanje rafala, koristeći životinjske modele.
