Jak działa znieczulenie. Co dzieje się w mózgu pod wpływem narkozy?

Jak działa znieczulenie? Zakłócenia we wzgórzu mózgu

Uczeni odkryli, jak działa znieczulenie propofolem. Lek ten zakłóca połączenia we wzgórzu mózgu, zmniejszając przetwarzanie informacji i ograniczając integrację sensoryczną. Co zaskakujące, badania wykazały, że komórki we wzgórzu są źródłem tego procesu. Te odkrycia dają nowy wgląd w mechanizmy świadomości i architekturę mózgu podczas znieczulenia.

W salach operacyjnych i oddziałach intensywnej terapii propofol jest szeroko stosowany do uspokajania pacjentów. Zapewnia im to komfort lub całkowite pozbawienie przytomności podczas zabiegów inwazyjnych. Lek działa szybko i jest dobrze tolerowany przez większość pacjentów, gdy jest podawany pod nadzorem anestezjologa.

Jednak co dokładnie dzieje się w mózgu, gdy pacjenci są poddawani znieczuleniu? Co to ujawnia na temat świadomości? Naukowcy z Uniwersytetu Michigan, badający naturę świadomości, wykorzystali propofol do zidentyfikowania skomplikowanej struktury mózgu odpowiadającej za stan nieświadomości. To bezprecedensowe spojrzenie na struktury, które tradycyjnie były trudne do zbadania.

„Zrozumienie neurobiologicznych podstaw świadomości ma istotne konsekwencje dla wielu dziedzin medycyny. Dotyczy to zwłaszcza takich obszarów jak neurologia, psychiatria i anestezjologia” – powiedział dr Zirui Huang, adiunkt na Wydziale Anestezjologii Uniwersytetu Michigan.

Polecamy: Czy świadomość wszechświata istnieje? Nauka i filozofia poszukują odpowiedzi

Działanie propofolu na komórki mózgowe

Dotychczas naukowcy debatowali nad tym, w jaki sposób środki znieczulające tłumią świadomość. Nie wiedzieli, czy za ten proces odpowiada wzgórze, umiejscowione głęboko w mózgu, czy kora mózgowa. Wzgórze odbiera informacje o tym, co widzimy, słyszymy i czujemy. Natomiast kora mózgowa przetwarza te informacje w bardziej złożony sposób.

Nowe badanie, opublikowane w czasopiśmie Nature Communications, przedstawia, w jaki sposób połączenia między komórkami mózgowymi są modyfikowane przez propofol. Skupia się ono na dwóch kluczowych obszarach mózgu, które odgrywają ważną rolę w tym procesie.

U zdrowych ochotników zmapowano zmiany w architekturze mózgu przed, w trakcie i po podaniu propofolu. Umożliwiło to monitorowanie przepływu krwi do poszczególnych obszarów mózgu, gdy uczestnicy badania przechodzili ze stanu świadomości w śpiączkę i z powrotem.

Na początku badania wzgórze wykazywało zrównoważony poziom aktywności w skupiskach komórek mózgowych. Wysyłają one informacje do precyzyjnie określonych obszarów kory mózgowej, co znane jest jako przetwarzanie jednomodalne. Informacje trafiały również do obszarów przekazujących je dalej do wyższych warstw kory mózgowej, co nazywa się przetwarzaniem transmodalnym.

Polecamy: HOLISTIC NEWS: Dlaczego jelita nazywa się drugim mózgiem? prof. Tomasz Gosiewski | #PoLudzku

Zmniejszenie aktywności wzgórza

Zespół odkrył, że w stanie śpiączki wzgórze wykazywało drastyczne zmniejszenie aktywności w obszarach odpowiedzialnych za przetwarzanie transmodalne. Sugeruje to, że mózg w tym stanie nadal odbiera informacje ze zmysłów, lecz nie przetwarza ich w pełni.

Uczeni zauważyli również, że konkretne typy komórek odgrywają kluczową rolę w przejściu do stanu nieświadomości, a także w zmianach w przetwarzaniu przez wzgórze. Obszar ten zawiera przynajmniej dwa typy komórek: komórki rdzenia i komórki macierzy.

„Mamy teraz przekonujące dowody, że rozległe połączenia komórek macierzy wzgórza z korą wyższego rzędu są kluczowe dla świadomości” – mówi prof. Hudetz, profesor anestezjologii na Uniwersytecie Michigan.

Zaskakujące wyniki

Jednym z zaskakujących wniosków było to, że dotychczas uważano, iż główny neuroprzekaźnik hamujący, czyli kwas gamma-aminomasłowy (GABA), odgrywa kluczową rolę w działaniu propofolu. Jednak badania wykazały, że nie ma on istotnego wpływu na proces utraty świadomości.

„Wyniki sugerują, że utrata przytomności poprzez znieczulenie jest związana głównie z funkcjonalnym zaburzeniem komórek macierzy rozmieszczonych w całym wzgórzu” – dodał dr Huang.

Polecamy: Jak mózg tworzy świadomość? Neurologiczne podstawy świadomości