Психолог в интернете Новости наук о человеке и психологическая помощь. Сайт психолога Андрея Гаврилова.
Когда пациенты подвергаются общей анестезии, врачи могут выбирать из нескольких препаратов. Хотя каждый из них действует на нейроны по-своему, все они приводят к одному и тому же результату: нарушению баланса между стабильностью и возбудимостью головного мозга. Об этом говорится в новом исследовании Массачусетского технологического института, опубликованном в журнале Cell Reports.
Исследователи обнаружили, что это нарушение приводит к тому, что нейронная активность становится все более нестабильной, пока мозг не теряет сознание.
Открытие этого общего механизма может облегчить разработку новых технологий для наблюдения за пациентами во время анестезии.
“Самое интересное в этом открытии – возможность создания универсальной системы подачи анестезии, которая сможет измерять этот единственный сигнал и определять степень бессознательного состояния пациента, независимо от того, какие препараты используются в операционной”, – говорит Эрл Миллер, профессор нейробиологии и сотрудник Института обучения и памяти Пиковера Массачусетского технологического института.
Миллер, профессор медицинской инженерии и вычислительной нейронауки Эмери Браун и их коллеги сейчас работают над автоматизированной системой управления подачей анестезирующих препаратов, которая будет измерять стабильность мозга с помощью ЭЭГ, а затем автоматически корректировать дозу препарата.
Это может помочь врачам обеспечить бессознательное состояние пациентов на протяжении всей операции, не допуская при этом слишком глубокой потери сознания, что может иметь негативные побочные эффекты после процедуры.
Дестабилизация работы мозга
Вопрос о том, как именно анестетики приводят к потере сознания, давно интересует нейробиологов. В 2024 году исследование, проведенное лабораториями Миллера и Фите, показало, что в случае с пропофолом пропофолом ответ заключается в нарушении баланса между стабильностью и возбудимостью головного мозга.
Когда человек бодрствует, его мозг способен поддерживать это хрупкое равновесие, реагируя на сенсорную информацию или другие воздействия, а затем возвращаясь к стабильному исходному уровню.
“Нервная система должна функционировать на острие ножа в этом узком диапазоне возбудимости”, – говорит Миллер. “Она должна быть достаточно возбудимой, чтобы разные ее части могли влиять друг на друга, но если она становится слишком возбужденной, то переходит в режим хаотической активности”.
В ходе исследования, проведенного в 2024 году, ученые обнаружили, что пропофол выводит мозг из состояния, известного как “динамическая стабильность”.
По мере увеличения дозы препарата мозгу требовалось все больше и больше времени, чтобы вернуться в исходное состояние после реакции на новые сигналы. Этот эффект становился все более выраженным, пока не наступала потеря сознания.
Для этого исследования исследователи разработали вычислительную модель, которая анализирует нейронную активность, регистрируемую в головном мозге. Этот метод позволил им определить, как мозг реагирует на такие возмущения, как звуковой сигнал или другие сенсорные стимулы, и сколько времени требуется для восстановления исходной стабильности.
В своем новом исследовании ученые использовали тот же метод, чтобы измерить реакцию мозга не только на пропофол, но и на два других анестезирующих препарата – кетамин и дексмедетомидин. Животным вводили один из трех препаратов, а затем анализировали активность их мозга, включая реакцию на звуковые сигналы.
Исследование показало, что такая же дестабилизация, которую вызывает пропофол, возникает и при приеме двух других препаратов. Эта “универсальная сигнатура” проявляется, несмотря на то, что у этих трех препаратов разные молекулярные механизмы действия: : пропофол связывается с ГАМК-рецепторами, ингибируя нейроны, имеющие эти рецепторы; дексмедетомидин блокирует высвобождение норадреналина; а кетамин блокирует NMDA-рецепторы, подавляя нейроны, имеющие эти рецепторы.
Исследователи считают, что каждый из этих путей по-разному влияет на баланс стабильности и возбудимости мозга, и каждый из них приводит к общей дестабилизации этого баланса.
“Все три этих препарата, по-видимому, действуют совершенно одинаково”, – говорит Миллер. “На самом деле, если посмотреть на показатель дестабилизации, который мы используем, то невозможно определить, какой именно препарат применяется”.
Теперь исследователи планируют продолжить изучение того, как каждый из этих препаратов может вызывать одни и те же паттерны дестабилизации мозга.
“Молекулярные механизмы действия кетамина и дексмедетомидина несколько сложнее, чем у пропофола”, – говорит Эйзен. “В будущем мы планируем создать полноценную модель их биофизических эффектов и посмотреть, как это может привести к дестабилизации”.
Мониторинг анестезии
Теперь, когда исследователи показали, что три разных анестезирующих препарата вызывают сходные паттерны дестабилизации в головном мозге, они полагают, что измерение этих паттернов может стать ценным способом наблюдения за пациентами во время анестезии. Хотя анестезия в целом является очень безопасной процедурой, она сопряжена с некоторыми рисками, особенно для очень маленьких детей и людей старше 65 лет.
У взрослых, страдающих деменцией, анестезия может ухудшить состояние, а также усугубить нервно-психические расстройства, такие как депрессия.
Эти риски повышаются, если пациенты впадают в более глубокое бессознательное состояние, известное как синдром подавления активности.
Чтобы помочь снизить эти риски, Миллер и Браун, которая также является анестезиологом в Массачусетской больнице общего профиля, разрабатывают прототип устройства, способного измерять показания ЭЭГ пациентов во время анестезии и соответствующим образом корректировать дозу. В настоящее время врачи отслеживают частоту сердечных сокращений, артериальное давление и другие жизненно важные показатели пациентов во время операции, но эти данные не дают столь точной оценки степени бессознательного состояния пациента.
“Если удастся ограничить воздействие анестезии на пациентов, если ввести ровно столько, сколько необходимо, и не больше, можно снизить риски в целом”, – говорит Миллер.
В сотрудничестве с исследователями из Университета Брауна команда Массачусетского технологического института планирует провести небольшое клиническое испытание своего устройства для мониторинга пациентов, которым предстоит операция.
в Telegram, ВКонтакте или в MAX
Помощь психолога
