Миллионы хирургических процедур, выполняемых каждый год, были бы невозможны без помощи общей анестезии, чудесной медицинской способности отключать сознание обратимым и контролируемым образом.
Исследователи используют этот мощный инструмент, чтобы лучше понять, как мозг восстанавливает сознание и познавательные способности после сбоев, вызванных сном, медицинских процедур, требующих анестезии, и неврологических дисфункций, таких как кома.
В новом исследовании, опубликованном в журнале eLife, команда под руководством анестезиолога Джорджа Машура, М.D., Ph.D. Медицинской школы Мичиганского университета, Michigan Medicine, Max Kelz, M.D., Ph.D. из Медицинской школы Университета Пенсильвании и Майкл Авидан, MBBCh Медицинского факультета Вашингтонского университета, использовали анестетики пропофол и изофлуран у людей для изучения закономерностей возрождения сознания и когнитивных функций после анестезии.
В исследовании 30 здоровых взрослых людей находились под наркозом в течение трех часов. Их мозговая активность измерялась с помощью ЭЭГ, а их активность во сне и бодрствовании измерялась до и после эксперимента. Каждому участнику были предложены когнитивные тесты, предназначенные для измерения скорости реакции, памяти и других функций, перед введением анестезии, сразу после возвращения в сознание, а затем каждые 30 минут после этого.
Исследовательская группа стремилась ответить на несколько фундаментальных вопросов: как мозг просыпается после глубокого бессознательного состояния – сразу или же некоторые области и функции сначала возвращаются в онлайн? Если да, то какой?
"То, как мозг выходит из бессознательного состояния, важно с клинической точки зрения, но также дает нам представление о нейронной основе самого сознания," говорит Машур.
После того, как анестетик был отменен и участники пришли в сознание, началось когнитивное тестирование. Вторая контрольная группа участников исследования, которые не получали общей анестезии и бодрствовали, также завершили тесты за тот же период времени.
Анализируя ЭЭГ и результаты тестов, исследователи обнаружили, что восстановление сознания и познания – это процесс, который разворачивается во времени, а не сразу. К удивлению исследователей, одной из функций мозга, которые первыми подключились к сети, было решение абстрактных задач, контролируемое префронтальной корой, тогда как другие функции, такие как время реакции и внимание, требовали больше времени для восстановления.
"Хотя поначалу это удивительно, с точки зрения эволюции логично, что более высокие познавательные способности должны восстанавливаться на ранней стадии. Если, например, кто-то просыпается от угрозы, такие структуры, как префронтальная кора головного мозга, будут важны для классификации ситуации и создания плана действий," говорит Кельц.
Показания ЭЭГ показали, что лобные области мозга были особенно активны во время восстановления. Важно отметить, что в течение трех часов после глубокой анестезии в течение длительного периода времени участники смогли восстановить когнитивные функции примерно до того же уровня, что и группа, которая не спала в течение этого времени. Более того, их режим сна в дни после эксперимента не изменился.
"Это говорит о том, что здоровый мозг человека устойчив даже при длительном воздействии глубокой анестезии. Клинически это означает, что некоторые из расстройств познания, которые мы часто наблюдаем в течение нескольких дней или даже недель во время восстановления после анестезии и операции, например делирий, могут быть связаны с другими факторами, а не с длительным воздействием анестетиков на мозг," говорит Авидан.