Wie das Gehirn unter Anästhesie zwischen Schlaf- und Wachzustand wechselt

Wie das Gehirn unter Anästhesie zwischen Schlaf- und Wachzustand wechselt
Wie das Gehirn unter Anästhesie zwischen Schlaf- und Wachzustand wechselt
Anonim

Trotz der Tatsache, dass schätzungsweise 25 Millionen Patienten pro Jahr in den USA Operationen unter Vollnarkose unterzogen werden, konnten Wissenschaftler nur Hypothesen darüber aufstellen, wie genau Anästhetika mit dem zentralen Nervensystem interagieren. Sie dachten bisher, dass die Prozesse des "Untergehens" und des Aufwachens aus der Narkose das Gehirn in gleicher Weise beeinflussen. Jetzt haben Forscher der University of Pennsylvania School of Medicine in Tiermodellen festgestellt, dass das Gehirn durch verschiedene Prozesse in einen Zustand der induzierten Bewusstlosigkeit gerät und wieder herauskommt.

Die in PLoS ONE veröffentlichten Ergebnisse könnten Forschern dabei helfen, ernsthafte Schlafstörungen und Bewusstseinsstörungen wie Komas besser zu verstehen.

"Eine wichtige unbeantwortete Frage in den Neurowissenschaften ist, wie das Gehirn zwischen bewussten und unbewussten Zuständen übergeht", sagte der leitende Autor Max B. Kelz, MD, PhD, Assistenzprofessor für Anästhesiologie und Intensivpflege. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Gehirn verfolgt, ob es bei Bewusstsein oder in einem unbewussten Zustand offline ist. Wir arbeiten daran, die Mechanismen zu verstehen, durch die das Gehirn dieses Kunststück vollbringt. Das Studium von Vollnarkosemitteln in Tiermodellen bietet eine kontrollierbare Möglichkeit, dies neu zu untersuchen.“anerkannte Verh altensbarriere, die bewusste von unbewussten Zuständen trennt."

Die Einleitung einer Anästhesie wird im Allgemeinen auf arzneimittelinduzierte Veränderungen der neuronalen Funktion zurückgeführt, während angenommen wurde, dass das Aufwachen aus der Anästhesie passiv erfolgt, wobei das Anästhetikum aus Stellen im zentralen Nervensystem (ZNS) eliminiert wird.Wenn dies wahr wäre, dann wären die ZNS-Anästhesiekonzentrationen bei Einleitung und Austritt nicht unterscheidbar.

Durch die Generierung von Anästhesie-Dosis-Reaktionsdaten sowohl bei Fruchtfliegen als auch bei Mäusen zeigten die Forscher jedoch, dass die Vorwärts- und Rückwärtswege, über die eine durch Anästhetika induzierte Bewusstlosigkeit entsteht und sich auflöst, nicht identisch sind. Stattdessen zeigten die Versuchstiere trotz der reduzierten Konzentration des Anästhetikums eine Verzögerung bei der Rückkehr in einen Bewusstseinszustand.

Die Forscher beobachteten, dass, sobald eine Gruppe von Tiersubjekten einen Übergang vom Wachzustand zur anästhesieinduzierten Bewusstlosigkeit durchmachte, die Probanden Widerstand gegen die Rückkehr des Wachzustands zeigten. Basierend auf ihren Erkenntnissen schlagen die Autoren einen grundlegenden und biologisch konservierten Zustand vor, den sie neuronale Trägheit nennen, eine Tendenz des ZNS, sich dem Übergang zwischen Bewusstsein und Unbewusstem zu widersetzen.

"Die Erkenntnisse aus dieser Studie können Einblicke in die Schlafregulation sowie in Zustände liefern, in denen die Rückkehr des Bewusstseins pathologisch beeinträchtigt ist, wie z. B. einige Arten von Koma", sagte Kelz.„Diese Forschungsrichtung könnte uns eines Tages helfen, neuartige Anästhetika und zielgerichtete Therapien für Patienten zu entwickeln, die an verschiedenen Formen von Schlafstörungen leiden oder die das Potenzial haben, aus dem Koma aufzuwachen, aber monate- oder jahrelang in komatösen Zuständen festsitzen.“

Die Studie wurde von einem kooperativen Team von Forschern aus mehreren Abteilungen und Zentren der University of Pennsylvania School of Medicine durchgeführt, darunter: Eliot B. Friedman, Department of Medicine, Center for Sleep and Respiratory Neurobiology und dem Institute for Translationale Medizin; Yi Sun, Abteilung für Anästhesiologie und Intensivpflege; Jason T. Moore, Abteilung für Anästhesiologie und Intensivpflege und das Mahoney Institute for Neurosciences; Hsiao-Tung Hung, Medizinische Fakultät und Zentrum für Schlaf- und Atemwegsneurobiologie; Qing Cheng Meng, Abteilung für Anästhesiologie und Intensivpflege; Priyan Perera, Abteilung für Anästhesiologie und Intensivpflege; Steven A. Thomas, Institut für Pharmakologie; Roderic G.Eckenhoff, Klinik für Anästhesiologie und Intensivpflege; und Amita Sehga, Zentrum für Schlaf- und respiratorische Neurobiologie.

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