Πώς οι αναισθητικές ουσίες επηρεάζουν τη φάση των εγκεφαλικών κυμάτων

Η λειτουργία των αναισθητικών ουσιών

Στο επίπεδο των μορίων και των κυττάρων, οι αναισθητικές ουσίες όπως η κεταμίνη και η δεξμεδετομιδίνη λειτουργούν με διαφορετικούς τρόπους. Ωστόσο, στο χειρουργείο, επιτυγχάνουν το ίδιο αποτέλεσμα: να αναισθητοποιήσουν τον ασθενή. Μια νέα μελέτη από νευροεπιστήμονες του Picower Institute for Learning and Memory στο MIT αποκαλύπτει πώς αυτές οι διαφορετικές ουσίες επιτυγχάνουν το ίδιο αποτέλεσμα, προσδιορίζοντας μια πιθανή υπογραφή της απώλειας συνείδησης, η οποία μπορεί να μετρηθεί εύκολα για τη βελτίωση της αναισθησιολογικής φροντίδας.

Η επίδραση των εγκεφαλικών κυμάτων

Το κοινό χαρακτηριστικό που ανακάλυψαν οι ερευνητές είναι ο τρόπος με τον οποίο οι ουσίες αυτές επηρεάζουν τα εγκεφαλικά κύματα, τα οποία παράγονται από τη συλλογική ηλεκτρική δραστηριότητα των νευρώνων. Όταν τα εγκεφαλικά κύματα είναι σε φάση, οι κορυφές και οι κοιλάδες των κυμάτων ευθυγραμμίζονται, επιτρέποντας σε τοπικές ομάδες νευρώνων στον φλοιό του εγκεφάλου να μοιράζονται πληροφορίες για την παραγωγή συνειδητών γνωστικών λειτουργιών όπως η προσοχή, η αντίληψη και η λογική. Όταν τα κύματα πέφτουν εκτός φάσης, οι τοπικές επικοινωνίες και συνεπώς οι λειτουργίες καταρρέουν, οδηγώντας σε απώλεια συνείδησης.

Η σημασία της φάσης για την αναισθησιολογία

Η ανακάλυψη αυτή, με επικεφαλής την μεταπτυχιακή φοιτήτρια Alexandra Bardon, όχι μόνο προσθέτει στην κατανόηση των επιστημόνων για τη διαχωριστική γραμμή μεταξύ συνείδησης και απώλειας συνείδησης, αλλά θα μπορούσε επίσης να παρέχει ένα νέο κοινό μέτρο για τους αναισθησιολόγους που χρησιμοποιούν μια ποικιλία διαφορετικών αναισθητικών για να διατηρήσουν τους ασθενείς στη σωστή πλευρά αυτής της γραμμής κατά τη διάρκεια χειρουργείων.

Η φάση ως καθολική υπογραφή

Ο καθηγητής Earl K. Miller, ανώτερος συγγραφέας της μελέτης, αναφέρει ότι αν περισσότερες αναισθητικές ουσίες αποδειχθεί ότι επηρεάζουν τη φάση με τον ίδιο τρόπο, τότε οι αναισθησιολόγοι θα μπορούσαν να χρησιμοποιούν την ευθυγράμμιση της φάσης των εγκεφαλικών κυμάτων ως αξιόπιστο δείκτη απώλειας συνείδησης, ανεξάρτητα από το ποιο συγκεκριμένο μείγμα ουσιών χρησιμοποιούν. Αυτή η γνώση θα μπορούσε να βοηθήσει στην ανάπτυξη κλειστών συστημάτων που θα βοηθούν τους αναισθησιολόγους προσαρμόζοντας συνεχώς τη δόση των αναισθητικών με βάση τις μετρήσεις των εγκεφαλικών κυμάτων του ασθενούς.

Η συνεργασία για την ανάπτυξη νέων συστημάτων

Ο Miller συνεργάζεται με τον συν-συγγραφέα της μελέτης Emery N. Brown, αναισθησιολόγο και καθηγητή υπολογιστικής νευροεπιστήμης και ιατρικής μηχανικής στο Picower Institute, για την ανάπτυξη ενός τέτοιου συστήματος. Σε πρόσφατη κλινική δοκιμή στην Ιαπωνία, ο Brown έδειξε ότι η παρακολούθηση των σημάτων ισχύος των εγκεφαλικών κυμάτων μέσω EEG επέτρεψε σε έναν αναισθησιολόγο να χρησιμοποιήσει πολύ λιγότερο sevoflurane κατά τη διάρκεια χειρουργείων με μικρά παιδιά. Οι μειωμένες δόσεις αποδείχθηκαν ασφαλείς και συνδέθηκαν με πολλά βελτιωμένα κλινικά αποτελέσματα, συμπεριλαμβανομένης της μειωμένης εμφάνισης μετεγχειρητικής παραλήρησης.

Η φάση και η απόσταση

Η μελέτη έδειξε ότι η απόσταση παίζει σημαντικό ρόλο στον καθορισμό της αλλαγής στην ευθυγράμμιση της φάσης. Ακόμη και σε απόσταση 2,5 χιλιοστών μιας μεμονωμένης συστοιχίας ηλεκτροδίων, τα κύματα χαμηλής συχνότητας μετατοπίστηκαν κατά 20-30 μοίρες εκτός ευθυγράμμισης. Σε απόσταση περίπου 20 χιλιοστών μεταξύ των συστοιχιών στις άνω και κάτω περιοχές του φλοιού, αυτό θα σημαίνει μια μετατόπιση περίπου 180 μοιρών στην ευθυγράμμιση της φάσης, που είναι μια πλήρης αντιστάθμιση των κυμάτων.

Συμπεράσματα και μελλοντικές προοπτικές

Τα νέα αποτελέσματα ανοίγουν πολλές ευκαιρίες για μελλοντικές μελέτες. Θα μπορούσε το propofol να παράγει επίσης αυτή την υπογραφή αλλαγής της ευθυγράμμισης της φάσης; Ποιο ρόλο παίζουν τα ταξιδεύοντα κύματα στο φαινόμενο αυτό; Δεδομένου ότι ο ύπνος χαρακτηρίζεται επίσης από αυξημένη ισχύ στις χαμηλές συχνότητες, αλλά δεν είναι η ίδια κατάσταση με την αναισθησία, θα μπορούσε η ευθυγράμμιση της φάσης να εξηγήσει τη διαφορά;

Η έρευνα υποστηρίχθηκε από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας, το Simons Center for the Social Brain, το Freedom Together Foundation και το Picower Institute.