Цивилизация
Нейрофизиологи из Массачусетского технологического института (МТИ), возможно, приблизились к разгадке механизма, вызывающего состояние общего наркоза. О необычном поведении мозга, возникающем при инъекции широко используемого в медицине анестетика под названием пропофол (больше всего он прославился, наверное, предполагаемой причастностью к смерти Майкла Джексона), они рассказывают в последнем номере журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.
Общий наркоз, как известно, представляет собой временное введение человека в состояние, подобное коматозному. Он позволяет производить хирургическое вмешательство, не причиняя больному ни боли, ни дискомфорта. До сих пор действие анестетиков, вызывающих такое состояние, было очень плохо изучено.
Ученые воспользовались микроэлектродами, которые были вживлены в мозг пациентам, страдающим эпилепсией, для того, чтобы поставить им точный диагноз.
Само исследование проводилось в момент операции по удалению этих микроэлектродов. Изучая процессы в отдельных нейронах и нейронных сетях, исследователи обнаружили, что одновременно с приходом бессознательного состояния в мозге больных начинали генерироваться электромагнитные волны, известные как медленные осцилляции. Такого типа процессы характерны, например, для сна и проявляются в разрыве связей между различными областями мозга, каждая из которых переживает короткие всплески активности, прерываемые более долгими периодами затишья.
«Нас очень удивила внезапность, с которой начинались эти осцилляции, — утверждает Лаура Льюис, нейрофизиолог из МТИ, руководившая исследованием, — и то, насколько точно по времени они совпадали с потерей сознания».
Медленные осцилляции (с частотой менее одного герца) в разных местах коры головного мозга различались по фазе, и эта асинхронность, по мнению ученых, нарушала связь между его различными отделами.
Активность нейронов при этом периодически спадала до «спящего» состояния, но в разных отделах мозга это состояние наступало в разное время.
Разумеется, от этого открытия до полной разгадки тайны общего наркоза еще далеко. Исследователи не могут пока сказать, где здесь курица, а где яйцо, так и остается неясным – то ли медленные осцилляции вызывают потерю сознания, то ли потеря сознания приводит к их появлению, хотя тот факт, что нейроны «засыпали» не ранее чем через 30 секунд после начала медленных осцилляций, и говорит в пользу первого предположения. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо выяснить, достаточно ли одних только медленных осцилляций для перевода мозга в бессознательное состояние.
Ученые также не исключают возможность, что процессы в мозгу у здоровых людей могут отличаться от процессов в мозгу больных эпилепсией и медленные осцилляции могут быть как-то связаны с их припадками или лекарствами, которые они принимают.
Однако эта возможность представляется им маловероятной, поскольку микроэлектроды были вживлены на расстоянии в два сантиметра от участка с больной мозговой тканью.
Так или иначе, ученые надеются извлечь практическую пользу из самого факта наблюдения осцилляций с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ).
«Теперь у нас есть объективный физиологический сигнал, измеряя который, мы можем понять, насколько глубоко анестезия погрузила пациента в бессознательное состояние. Врачам будет понятно, какие именно признаки нужно наблюдать на ЭЭГ, проводя мониторинг состояния больного», — полагает Патрик Пердон, преподаватель анестезиологии Гарвардской медицинской школы и старший соавтор работы.
Сегодня анестезиологи наблюдают за состоянием пациента по определенному индексу мозговой деятельности, вычисляемому по ЭЭГ. Он «скрывает» физиологию, которую можно напрямую наблюдать в виде медленных осцилляций.
«Наше исследование показало, что следует смотреть на «сырые» ЭЭГ, чтобы наблюдать осцилляции и интерпретировать их.
Если сделать это, то можно физиологически обоснованно определять степень бессознательности пациента. Это применение можно «взять с собой» в операционную прямо сегодня, улучшив качество работы с пациентом», — полагает Эмери Браун, профессор нейро- и когнитивных наук МТИ, анестезиолог и один из соруководителей работы.
Ученые планируют теперь пронаблюдать, какие изменения происходят в мозге, когда пациент приходит в сознание после наркоза. Также уже начаты исследования других препаратов, применяемых при анестезии: важно понять, вызывают ли они медленные осцилляции так же, как пропофол.
«Судя по исследованиям ЭЭГ, есть масса других лекарств, которые также производят медленные осцилляции. Но есть и лекарства, которые, судя по всему, работают принципиально по-другому», — отмечает Пердон.