Анестезия - важное медицинское достижение, которое позволяет нам терять сознание, не чувствуя боли во время операции или других болезненных процедур. Проблема в том, что ученые-медики до сих пор не до конца знают механизм действия анестезии. Но сегодня они гораздо ближе к разгадке его тайны и, следовательно, к тайне самого сознания.
Хотя врачи практикуют анестезию более 150 лет, то, что происходит во время анестезии в головном мозге, до сих пор остается загадкой. Ученые мало знают о том, в какой степени наркотики задействованы в тех же мозговых путях, которые мы используем, когда мы спим, или о том, чем анестезия отличается от других способов потери сознания, таких как впадение в кому после травмы. Действительно ли части мозга отключаются или просто перестают общаться друг с другом? Чем анестезия отличается от состояния гипноза или глубокой медитации? А что происходит в мозгу при переходе от сознания к бессознательному?
«Мы знаем, как безопасно вывести вас из этого состояния, - говорит доктор Эмери Браун, анестезиолог из Массачусетской больницы общего профиля (MGH), - но мы до сих пор не можем сказать вам, как это работает».
«Анестетики весьма избирательны, они очищают разум, но избавляют от бессознательной активности мозга», - сказал Стюарт Хамерофф, анестезиолог из Университета Аризоны.
Смертность, связанная с анестезией, растет
Примерно до 1940 года анестезия оставалась рискованным занятием. В то время одна из каждых 1500 операционных смертей была вызвана анестезией. С тех пор эта статистика улучшилась, в основном за счет лучшего оборудования и препаратов, современных стандартов безопасности и притока анестезиологов. Сегодня вероятность того, что здоровый пациент будет страдать от наркоза, составляет менее 1 из 200 000. Это 0,0005% шанс смерти, что является довольно хорошим достижением.
Но следует отметить, что есть тревожные признаки - в настоящее время количество смертей, связанных с наркозом, увеличивается из-за глобальных тенденций старения населения. После десятилетий снижения смертность во всем мире во время анестезии выросла примерно до 1,4 смертей на 200000. Вызывает тревогу то, что количество смертей в течение одного года после общей анестезии тревожно велико - примерно один на каждые 20 случаев смерти на операционном столе, а также среди людей. в возрасте старше 65 лет это один из 10. Причина, по словам анестезиолога Андре Готшалька, в том, что все больше и больше пациентов старшего возраста оперируются. Анестезия может быть опасна для пожилых пациентов с проблемами сердца или высоким кровяным давлением.
Понимание того, что происходит в мозге во время анестезии, поможет сделать его более безопасным и эффективным с меньшим количеством побочных эффектов. Это понимание может привести от новых возможностей лечения комы и других состояний мозга к пониманию основных проблем в области неврологии, включая природу самого сознания.
Иерархия исключения и включения
Неврология часто получает пользу от физических экспериментов - пациенты, утратившие способность запоминать, говорить или регулировать свои эмоции после того, как части их мозга повреждены или нуждаются в хирургическом удалении. У анестезиологов есть возможность каждый день проводить подобные эксперименты: они наблюдают, как элементы сознания исчезают один за другим. Например, под общим наркозом пациенты теряют чувство боли, сознание, память и способность двигаться. Анестезиолог может повлиять на каждое из этих изменений по-разному, используя разные дозы и лекарства.
«Вычитая различные функции, которые мы связываем с сознанием, - говорит Браун, - мы можем начать собирать кусочки головоломки».
Наблюдая за развитием процесса, «мы начинаем понимать, что не все части мозга выключаются одновременно», - говорит Браун. «Есть иерархия, в ней есть градации».
То же самое верно, когда наркотики перестают действовать. Обычно мозг сначала восстанавливает самые основные функции - дыхание, затем оживляет область продолговатого мозга, контролирующую слюноотделение и слезные протоки, рот пациента наполняется слюной, а глаза - водой. Он глотает и кашляет, когда область, контролирующая рецепторы горла, становится активной. Наконец, глаза начинают двигаться, и тогда пациент реагирует на внешний мир. Позже действие анестезии спадает и постепенно восстанавливаются сложные функции мозга.
Что показывает энцефалограмма во время наркоза
Браун использует электроэнцефалограмму (ЭЭГ), инструмент для мониторинга электрической активности мозга, чтобы исследовать каждый аспект анестезии у людей и животных.
Одна из вещей, которая поразила Брауна при наблюдении за ЭЭГ его пациентов, заключалась в том, насколько быстро и полностью они могли изменить активность препаратов мозга, таких как пропофол.
В тот момент, когда пациенты входят в состояние анестезии, на нормальном изображении низкой интенсивности высокочастотные волны меняются на более редкие, но более интенсивные импульсы, как если бы постоянная болтовня мозга превращалась в песнопения. Активность смещается от задней части мозга к передней.
У пациентов, находящихся в состоянии глубокой потери сознания, ЭЭГ практически плоская, при этом в большинстве случаев пики активности ЭЭГ чередуются с периодами относительного бездействия, которые могут длиться несколько минут. По словам Брауна, мозговые процессы проявляются как «высокоорганизованные». «Есть много закономерностей во времени и много закономерностей в пространстве».
На этой спектрограмме показаны записи ЭЭГ пациента под общим наркозом. Две дозы внутривенного анестетика пропофола вызвали пик активности на седьмой минуте. После ингаляции анестетика, добавленного изофлурана на 14-й минуте, начинается характерный паттерн задержанных волн и альфа-колебаний. Операция заканчивается на 16-й минуте, изофлуран отключается, ЭЭГ постепенно переходит на более высокую частоту и менее интенсивные колебания. Иллюстрация: Эмери Браун / MGH
Анестезия разрывает связь между разными частями мозга
Браун объясняет, что некоторые лекарства снижают частоту мозговых волн, как видно по показаниям ЭЭГ, в результате медленных, регулярных колебаний волн в больших областях мозга. Другие препараты вызывают быстрые, регулярные колебания в определенных областях. Вот почему анестезиологи обычно дают каждому пациенту коктейль из лекарств, чтобы эти эффекты могли происходить одновременно. Результат, по словам Брауна, подобен пакетированному сигналу: «В любом случае [разные части мозга] не могут общаться».
В последние несколько лет другие исследования ЭЭГ подтвердили идею о том, что анестезия не только отключает мозг, но, скорее, мешает его внутренней коммуникации.
Например, исследование Джорджа Машура, анестезиолога и невролога из Мичиганского университета, показывает, что обратная связь между передней и задней частями мозга прерывается во время общей анестезии, что приводит к разъединению между различными мозговыми сетями. Эта обратная связь, очевидно, важна для сознания.
Фактически, анестетики могут вызвать бессознательное состояние, блокируя способность мозга правильно интегрировать информацию. Синхронизация между различными областями коры головного мозга (часть мозга, отвечающая за внимание, осознание, мысли и память) нарушается, и сознание исчезает. Исследователь Андрес Энгельс говорит: «Это похоже на письмо, которое попадает в почтовый ящик, но его некому забрать».
Загадка сознания
Браун и его коллеги отмечают, что они изучают не особое сознание, а только изменения в состояниях возбуждения. К ним относятся анестезия, сон, кому, гипноз и медитация, а также аспекты таких заболеваний, как шизофрения, эпилепсия, болезнь Паркинсона. Он считает, что понимание того, как работает мозг, когда он отклоняется от своего нормального состояния сознания, неизбежно прольет свет на то, что такое сознание.
Исследования анестезии уже ставят под сомнение популярную теорию, которая связывает сознание с типом мозговых волн с частотой около 40 герц. Машауэр отмечает, что научные исследования анестезии показывают, что эти волны могут существовать, даже когда пациенты находятся без сознания. А модели, которые видят анестезиологи, подтверждают другую теорию: сознание возникает в результате интеграции информации в большие сети мозга.
Энтони Худец, анестезиолог из Медицинского колледжа Милуоки в Милуоки, говорит: «Если мы дадим достаточно высокую дозу лекарства - седативного средства или блокатора памяти, мы в какой-то момент потеряем сознание. Одно из объяснений состоит в том, что из-за того, что возникает сознание из-за сложного взаимодействия многих видов деятельности его можно прервать множеством различных способов ».
Исследования того, как мозг работает под наркозом, помогут врачам, например, обнаружить наличие активности мозга у людей в вегетативном состоянии. Исследование может также выявить более безопасные анестетики, которые могут быть полезны для восстановления когнитивных функций у пациентов в коме. Кетамин, широко используемый анестетик, показал многообещающие результаты при лечении депрессии; другие анестетики также могут быть полезны при лечении психических заболеваний. Обследование потери сознания во время анестезии обычно может прояснить природу сознания.
Подписывайтесь на «Гродно 24» в Дзен Новости и на наш канал в Дзен