Anestezia deturează drastic mișcarea undelor cerebrale

Rezumat: Noile descoperiri dezvăluie modul în care inconștiența indusă de anestezie diferă de somnul normal când vine vorba de activitatea undelor delta din creier.

Sursă: Institutul Picower pentru Învățare și Memorie

Imaginați-vă creierul conștient ca o mare agitată de valuri care se ciocnesc și se împrăștie de diferite dimensiuni și forme, învolburând și curgând în multe direcții diferite. Acum imaginați-vă un transatlantic trecând prin ea, aplatind orice urme în spatele lui cu puternicul său traseu de rămas bun.

Un nou studiu dezvăluie că inconștiența indusă de medicamentul utilizat în mod obișnuit propofol are ceva asemănător cu acest efect metaforic asupra undelor cerebrale de înaltă frecvență, părând să le măture și, ca o consecință aparentă, să măture și conștiința.

Mai prozaic, studiul din Journal of Cognitive Neuroscience de oamenii de știință MIT de la Institutul Picower pentru Învățare și Memorie arată că propofolul modifică dramatic modul în care diferitele frecvențe ale undelor cerebrale se deplasează prin suprafața creierului sau a cortexului.

În timp ce creierul conștient prezintă un amestec de valuri de frecvențe diferite care se rotesc sau călătoresc direct în direcții diferite, creierul sub anestezie cu propofol a devenit dominat de unde puternice „delta” de frecvență foarte joasă, care se rostogolesc direct în direcții opuse, în loc să se rotească încet în jurul punctelor centrale pe măsură ce acestea face în timpul conștiinței.

Undele „beta” de înaltă frecvență, pe de altă parte, au devenit mai puține ca număr și mai neregulate, mișcându-se doar în direcții care nu sunt dominate de undele delta ascendente.

Se crede că valurile care călătoresc îndeplinesc multe funcții importante, deoarece coordonează activitatea celulelor creierului pe zonele creierului pe care le acoperă. Acestea includ citirea informațiilor din memorie și reținerea lor în timp ce se așteaptă să fie utilizate în cogniție. De asemenea, pot ajuta la percepție și pot acționa ca o modalitate de a păstra timpul în creier.

Descoperirile ilustrează, prin urmare, cât de profund alterează anestezia starea creierului, deoarece induce și menține inconștiența, a spus autorul principal Earl K. Miller, profesor Picower de neuroștiință în cadrul Departamentului de Științe ale creierului și cognitive al MIT.

„Ritmurile pe care le asociem cu o cogniție superioară sunt modificate dramatic de propofol”, a spus Miller. „Undele care călătoresc beta văzute în timpul stării de veghe sunt respinse, redirecționate de undele care călătoresc în deltă care au fost modificate și făcute mai puternice prin anestezie. Deltele curg ca un taur printr-un magazin de porțelanuri.

Co-autorul principal Emery N. Brown a spus că descoperirile ilustrează că există multe moduri în care medicamentele anestezice pot afecta creierul.

„Undele de călătorie generate de propofol ne ajută să înțelegem că există multe fenomene dinamice create de anestezice care pot contribui la stări modificate de veghe, cum ar fi inconștiența”, a spus Brown, anestezist la Spitalul General din Massachusetts și Edward Hood Taplin, profesor de neuroștiință computațională și Sănătate. Știință și tehnologie la MIT.

Prin urmare, este nerezonabil să credem că există un singur mecanism de acțiune pentru toate anestezicele.

Autorul principal Sayak Bhattacharya, un bursier postdoctoral Picower în laboratorul lui Miller, a condus studiul prin reanalizarea unui set de date înregistrate pe două animale în timp ce au fost supuse anesteziei cu propofol, au rămas în această stare pentru o perioadă de timp, apoi au fost readuse la constiinta.

Acest lucru este important, a spus Bhattacharya, deoarece, deși undele de călătorie au fost observate în mod repetat la subiecții sub anestezie, acest studiu este printre primele care le urmăresc la subiecți prin procesul de pierdere și recăpătare a conștientizării.

„Niciun studiu nu a observat cum undele care călătoresc trec direct de la trezire la anestezie și apoi înapoi la trezire în același experiment”, a spus el.

„Am monitorizat continuu modul în care aceste valuri s-au comportat când animalele erau în stare de veghe, apoi cum s-au schimbat atunci când a avut loc pierderea conștienței și apoi din nou când s-a recăpătat conștiința – toate în aceleași animale, într-o stare continuă. sesiune experimentală. Acest lucru ne-a permis să explorăm în timp real modul în care au fost modificate căile neuronale care produc undele.

Prima analiză a setului de date a laboratorului, publicată în 2021, a documentat o schimbare profundă către undele deltă, dar nu a măsurat natura itinerantă a valurilor.

În noua analiză, Bhattacharya și coautorii săi au descoperit schimbări semnificative nu numai în frecvență, ci și în direcția undei, viteza, organizarea structurală și forma plană față de rotație.

„Undele delta de joasă frecvență (~1 Hz) au crescut, în timp ce undele de înaltă frecvență (8-30 Hz) au scăzut”, au scris autorii.

„Undele delta lente au accelerat și au devenit mai organizate spațial. Au devenit mai plane (și mai puțin rotative) și au crescut undele de imagine în oglindă care călătoreau în direcții opuse. Indiferent de direcțiile unde undele deltei lente curgeau după inconștiență, ele dominau.

„Undele de înaltă frecvență au scăzut și și-au pierdut structura după pierderea cunoștinței, în ciuda unei creșteri [wave] putere și curgeau de preferință în direcții în care undele delte lente erau mai puțin frecvente.

Undele „beta” de înaltă frecvență, pe de altă parte, au devenit mai puține ca număr și mai neregulate, mișcându-se doar în direcții care nu sunt dominate de undele delta ascendente. Imaginea este în domeniul public

Odată ce animalele și-au recăpătat conștiința, modelele lor de unde s-au întors toate la locul în care fuseseră înainte de administrarea de propofol. Asocierea clară dintre aceste două regimuri (beta neîngrădită înainte sau după anestezie versus dominanța delta în timpul anesteziei) și starea de conștiență sugerează cu tărie o legătură, a spus Bhattacharya.

„Presumăm ipoteza că perturbarea drastică a undelor beta care călătoresc și redirecționarea lor ar putea contribui la pierderea conștienței sub anestezie cu propofol”, a spus el.

În special, rezultatele studiului sugerează un mod important în care anestezia diferă de somn (este o concepție greșită comună că cele două stări de inconștiență sunt similare).

Vezi si

Aceasta arată o înregistrare veche pe un recorder

În somn normal, undele delta se mișcă într-un model de rotație care poate oferi un timp care induce „plasticitatea de vârf dependentă de sincronizare” necesară pentru a consolida amintirile experiențelor acumulate în timpul zilei.

Sub propofol, totuși, undele delta devin plane mai degrabă decât rotative, perturbând acest mecanism de ajutorare a memoriei și privând creierul de o funcție cheie a somnului.

Pe lângă Bhattacharya, Miller și Brown, ceilalți autori ai articolului sunt Jacob Donoghue, Meredith Mahnke și Scott Brincat.

Finanțarea: Fundația JPB, Institutul Național de Științe Medicale Generale și Biroul de Cercetare Navală au finanțat cercetarea.

Despre această știri de cercetare a conștiinței

Autor: David Orenstein
Sursă: Institutul Picower pentru Învățare și Memorie
A lua legatura: David Orenstein – Institutul Picower pentru Învățare și Memorie
Imagine: Imaginea este în domeniul public

Cercetare originală: Accesul închis.
„Anestezia cu propofol modifică undele corticale de călătorie” de Sayak Bhattacharya și colab. Journal of Cognitive Neuroscience


Abstract

Anestezia cu propofol modifică undele corticale de călătorie

Dinamica oscilatoare a cortexului pare să se organizeze în unde călătoare care îndeplinesc diverse funcții.

Studii recente arată că propofolul, un anestezic utilizat pe scară largă, modifică dramatic oscilațiile corticale prin creșterea puterii și coerenței oscilatorii lente-delta. Nu se știe cum afectează acest lucru valurile care călătoresc.

Am comparat undele de călătorie prin cortexul primatelor non-umane înainte, în timpul și după pierderea conștienței indusă de propofol (LOC). După LOC, undele care călătoresc în intervalul delta lentă (~1 Hz) au crescut, au devenit mai organizate și s-au mutat în direcții diferite în raport cu starea de veghe. Undele care călătoresc cu frecvență mai mare (8–30 Hz), pe de altă parte, s-au diminuat, și-au pierdut structura și s-au deplasat în direcții în care undele delta lente au fost mai puțin frecvente.

Rezultatele sugerează că LOC se poate datora, parțial, creșterii forței și direcției undelor care călătoresc cu delta lentă care, la rândul lor, modifică și perturbă undele care se deplasează la frecvențele mai înalte asociate cu cunoașterea.

Add Comment