Σε Κατάσταση Αναισθησίας, ο Ανθρώπινος Εγκέφαλος κάθε άλλο παρά "Σιωπηλός" Είναι

Ο εγκεφαλικός φλοιός θεωρείται ότι είναι η έδρα της συνειδητής επεξεργασίας στον εγκέφαλο. Αντί να αδρανοποιούνται, συγκεκριμένα κύτταρα στον φλοιό εμφανίζουν υψηλότερη αυθόρμητη δραστηριότητα κατά τη γενική αναισθησία παρά όταν είναι ξύπνιοι, και αυτή η δραστηριότητα συγχρονίζεται σε αυτά τα κύτταρα του φλοιού.

Η βελτίωση της κατανόησης των νευρωνικών μηχανισμών της γενικής αναισθησίας θα μπορούσε να οδηγήσει σε καλύτερα αναισθητικά φάρμακα και βελτιωμένα χειρουργικά αποτελέσματα.

Σε μια εργασία που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Neuron, ερευνητές από την ομάδα του καθηγητή Botond Roska στο Πανεπιστήμιο της Βασιλείας και το Ινστιτούτο Μοριακής και Κλινικής Οφθαλμολογίας (IOB) αποκαλύπτουν πώς διαφορετικοί τύποι κυττάρων στον φλοιό αλλάζουν τη δραστηριότητά τους κατά τη γενική αναισθησία, βοηθώντας να κατανοηθεί πώς μπορεί να προκληθεί απώλεια των αισθήσεων.

Είστε ξαπλωμένοι στο χειρουργικό τραπέζι. Ο γιατρός σας λέει να μετρήσετε μέχρι το 5 και βάζει μια αναισθητική μάσκα στο πρόσωπό σας. Με την μέτρηση του 4, έχετε χάσει τις αισθήσεις σας. Δεν θα ξυπνήσετε παρά μόνο μετά το χειρουργείο. Τι συνέβη στον εγκέφαλό σας αυτό το διάστημα;

Πιθανότατα θα υποθέσει κανείς ότι ο εγκέφαλός σας ήταν σιωπηλός. Ειδικά ο φλοιός σας, η περιοχή του εγκεφάλου που πιστεύεται ότι είναι η έδρα της συνειδητής επεξεργασίας. Ωστόσο, για σχεδόν 100 χρόνια, είναι γνωστό ότι ορισμένα κύτταρα στον φλοιό είναι ενεργά και ότι ο φλοιός εναλλάσσεται μεταξύ περιόδων υψηλής και χαμηλής δραστηριότητας κατά τη διάρκεια της γενικής αναισθησίας.

Η χρήση ηλεκτροδίων EEG που συνδέονται με το τριχωτό της κεφαλής είναι ένα από τα λίγα διαθέσιμα εργαλεία για τη μέτρηση αυτής της δραστηριότητας, αλλά τα ηλεκτρόδια δεν επιτρέπουν σε κάποιον να αναγνωρίσει τα κύτταρα που βρίσκονται κάτω από αυτήν τη δραστηριότητα. 

 

Επομένως, το ερώτημα παραμένει: ποια κύτταρα συμβάλλουν στη ρυθμική δραστηριότητα στον φλοιό και πώς μπορεί αυτό να συμβάλει στην απώλεια της συνείδησης κατά τη γενική αναισθησία;

 

Στα ίχνη της ασυνειδησίας

Ο φλοιός αποτελείται από διαφορετικούς τύπους κυττάρων, ο καθένας με διαφορετικές λειτουργίες. Διαφορετικά γενικά αναισθητικά δρουν σε διαφορετικούς υποδοχείς, που βρίσκονται σε διαφορετικούς τύπους νευρώνων, κατανεμημένους σε όλο τον εγκέφαλο.

Ωστόσο, όλα τα γενικά αναισθητικά οδηγούν σε απώλεια συνείδησης, επομένως «μας ενδιέφερε να βρούμε αν υπάρχει ένας κοινός νευρωνικός μηχανισμός στα διάφορα αναισθητικά», λέει ο Δρ Martin Munz, ένας από τους τρεις πρώτους συγγραφείς της μελέτης.

Σε αυτή τη δημοσίευση του Neuron, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν σύγχρονα γενετικά εργαλεία, σε συνδυασμό με γραμμές ποντικιών που επισημαίνουν μεμονωμένους τύπους κυττάρων φλοιού για να αντιμετωπίσουν αυτό το ερώτημα. Διαπίστωσαν ότι σε αντίθεση με ό,τι υποπτευόταν προηγουμένως, μόνο ένας συγκεκριμένος τύπος κυττάρων εντός του φλοιού, οι πυραμιδικοί νευρώνες του στρώματος 5, παρουσίασε αύξηση στη δραστηριότητα όταν το ζώο εκτέθηκε σε διαφορετικά αναισθητικά.

«Κάθε αναισθητικό προκαλεί έναν ρυθμό δραστηριότητας στους πυραμιδικούς νευρώνες του στρώματος 5. Είναι ενδιαφέρον ότι αυτοί οι ρυθμοί διέφεραν μεταξύ των αναισθητικών. Κάποιοι ήταν πιο αργοί και άλλοι πιο γρήγοροι. 

Ωστόσο, αυτό που ήταν κοινό σε όλα τα αναισθητικά ήταν ότι όλα προκάλεσαν μια ευθυγράμμιση της δραστηριότητας. Δηλαδή, όταν ήταν ενεργοί, όλοι οι πυραμιδικοί νευρώνες του στρώματος 5 ήταν ενεργοί ταυτόχρονα», λέει ο Δρ Arjun Bharioke από την ίδια ερευνητική ομάδα και επίσης πρώτος συγγραφέας της μελέτης.

«Αυτό το ονομάσαμε «νευρωνικό συγχρονισμό»

Οι πυραμιδικοί νευρώνες του στρώματος 5 χρησιμεύουν ως κύριο κέντρο εξόδου για τον εγκεφαλικό φλοιό και επίσης συνδέουν διαφορετικές περιοχές του φλοιού μεταξύ τους. 

Έτσι, επικοινωνούν τόσο μεταξύ διαφορετικών περιοχών του φλοιού, όσο και από τον φλοιό σε άλλες περιοχές του εγκεφάλου. 

Επομένως, ένας συγχρονισμός της δραστηριότητας μεταξύ των πυραμιδικών νευρώνων του στρώματος 5 περιορίζει τις πληροφορίες που μπορεί να εξάγει ο φλοιός.

Σαν πλήθος σε αγώνα ποδοσφαίρου

 

«Φαίνεται ότι αντί ο κάθε νευρώνας να στέλνει διαφορετικά κομμάτια πληροφοριών, κατά τη διάρκεια της αναισθησίας όλοι οι πυραμιδικοί νευρώνες του στρώματος 5 στέλνουν την ίδια πληροφορία», λέει ο Arjun Bharioke.

«Θα μπορούσε κανείς να το σκεφτεί αυτό σαν όταν οι άνθρωποι σε ένα πλήθος μεταβαίνουν από το να μιλάνε μεταξύ τους, για παράδειγμα πριν από έναν αγώνα ποδοσφαίρου ή μπάσκετ, στο όταν επευφημούν την ομάδα τους, κατά τη διάρκεια του παιχνιδιού. Πριν ξεκινήσει το παιχνίδι, υπάρχουν πολλές ανεξάρτητες συνομιλίες. Αντίθετα, κατά τη διάρκεια του αγώνα όλοι οι θεατές επευφημούν την ομάδα τους. Έτσι, υπάρχει μόνο μία πληροφορία που μεταδίδεται στο πλήθος».

Προηγούμενη εργασία έχει προτείνει ότι η απώλεια συνείδησης συμβαίνει μέσω της αποσύνδεσης του φλοιού από τον υπόλοιπο εγκέφαλο. Τα αποτελέσματα της ομάδας του IOB προτείνουν έναν μηχανισμό με τον οποίο μπορεί να συμβεί αυτό—με τη μετάβαση σε μειωμένη παροχή πληροφοριών από τον φλοιό, κατά τη διάρκεια της αναισθησίας.

Η Alexandra Brignall, η τρίτη πρώτη συγγραφέας και κτηνίατρος στο επάγγελμα λέει: «Τα αναισθητικά είναι πολύ ισχυρά, όπως μπορεί να το επιβεβαιώσει όποιος έχει υποβληθεί σε χειρουργική επέμβαση. Αλλά επίσης δεν είναι πάντα εύκολο στη χρήση.

«Κατά τη διάρκεια μιας χειρουργικής επέμβασης, πρέπει κανείς να παρακολουθεί συνεχώς το βάθος του αναισθητικού για να διασφαλίσει ότι ο ασθενής δεν είναι πολύ βαθύς ή πολύ ρηχός. 

Όσο περισσότερο γνωρίζουμε πώς λειτουργούν τα αναισθητικά και τι κάνουν στον εγκέφαλο, τόσο το καλύτερο. Ίσως αυτό θα βοηθήσει τους ερευνητές να αναπτύξουν νέα φάρμακα για να στοχεύσουν πιο συγκεκριμένα τα κύτταρα του εγκεφάλου που σχετίζονται με την απώλεια των αισθήσεων».

«Τα ευρήματά μας έχουν μεγάλη σημασία για την ιατρική, καθώς η αναισθησία είναι μια από τις πιο συχνά πραγματοποιούμενες ιατρικές διαδικασίες. Η κατανόηση του νευρωνικού μηχανισμού της αναισθησίας θα μπορούσε να οδηγήσει σε καλύτερα αναισθητικά φάρμακα και βελτιωμένα χειρουργικά αποτελέσματα», λέει ο Botond Roska, αντίστοιχος συγγραφέας και διευθυντής του IOB Molecular Research Center.

Πηγή: University of Basel | neurosciencenews.com