Wissenschaftler finden eine Möglichkeit, vorherzusagen, wer während der Operation aufwacht

Anonim

Das Messen bestimmter Arten von Gehirnaktivität kann Ärzten helfen, zu verfolgen und vorherzusagen, wie Patienten auf Anästhesie reagieren werden, bevor sie für eine Operation untergehen, wie unsere Forschung herausgefunden hat.

Ärzte haben derzeit keine vollkommen zuverlässige Möglichkeit, sicherzustellen, dass die Patienten vor Beginn einer Operation ausreichend bewusstlos sind. Obwohl diese Unsicherheit selten ist, führt sie manchmal zu traumatischen Erfahrungen von Patienten, die während der Operation aufwachen.

Unter Verwendung einer Technik, die elektrische Impulse im Gehirn von Personen in verschiedenen Sedierungszuständen misst, entdeckten wir Netzwerk- "Signaturen", die anzeigen können, wann ein Bewusstseinsverlust auftritt.

Ärzte können ähnliche Techniken verwenden, um genau die Konzentration des Medikaments zu bestimmen, die benötigt wird, damit ein Patient das Bewusstsein verliert und diesen Verlust während einer Operation beibehält.

Jeder ist anders

Jeden Tag werden in Australien mehr als 6.000 Menschen operiert. Ärzte müssen genau herausfinden, wie viel Beruhigungsmittel ihnen verabreicht wird, und sie während der Operation bewusstlos halten.

Anästhesisten schätzen die Konzentration des Beruhigungsmittels anhand von Berechnungen, die hauptsächlich auf dem Gewicht des Patienten beruhen. Wenn der Patient "untergeht", wird sein Bewusstseinsgrad überwacht, indem indirekte - und etwas grobe - Messwerte wie Blutdruck, Herzfrequenz oder körperliche Bewegung beobachtet werden.

Diese Methode funktioniert in den meisten Fällen gut, aber die Anfälligkeit der Menschen für eine Anästhesie ist unterschiedlich. Ein bis zwei von 1.000 Menschen berichten, dass sie sich während der Operation bewusst oder zurückgerufen haben. Dies entspricht 2.000 bis 4.000 solcher Fälle pro Jahr in Australien.

Zu den Erinnerungen gehört das Hören von Menschen, die während der Operation sprechen, Gefühle, nicht atmen zu können, und Schmerzempfinden.

Solche Erlebnisse sind natürlich emotional traumatisch. Viele leiden noch lange nach der Operation unter psychischen Belastungen, was zu negativen Erinnerungen an ihre Krankenhauserfahrung führt. Einige haben sogar eine Verringerung ihrer Lebensqualität gemeldet.

Das Bewusstsein verlieren

Den besten Weg herauszufinden, jemanden zu beruhigen, besteht im Wesentlichen darin, zu verstehen, wie das Gehirn das Bewusstsein gewinnt und verliert; das heißt, die innere Welt der Wahrnehmung, Gefühle und Empfindungen. Obwohl das Thema in den Neurowissenschaften herausfordernd ist, wurden in diesem Bereich rasche Fortschritte erzielt.

Einige Theorien deuten darauf hin, dass wichtige Netzwerke von Hirnarealen miteinander kommunizieren, um Informationsverarbeitung zu integrieren und Bewusstsein zu generieren. Dieses Kommunikationsnetzwerk gibt Signale ab, die anzeigen, wie bewusst ein Individuum ist.

Die Netzwerke entstehen durch Neuronen, die gleichzeitig mit einer bestimmten Frequenz feuern. Wir können sie mit einer nicht-invasiven Technik namens Elektroenzephalogramm (EEG) beobachten, bei der Sensoren auf der Kopfhaut die elektrischen Impulse der Neuronen aufzeichnen. Diese Aufzeichnungen liefern uns eine "Signatur" des Gehirns, die auf das Bewusstsein hinweist.

Ein solches Gehirnmonitoring wird heute im Operationssaal nicht häufig eingesetzt. Ein Grund ist, dass die gegenwärtigen Vorrichtungen nicht in der Lage sind, mit der beträchtlichen Variabilität in der Art, wie Menschen auf Sedativa reagieren, umzugehen. Unsere Studie zeigt jedoch, dass Geräte, die für eine genaue Überwachung auf der Grundlage der neuesten neurowissenschaftlichen Fortschritte kalibriert sind, dazu beitragen könnten, das Auftreten von Bewusstsein während der Operation zu reduzieren.

Unsere Studie

Wir haben zuvor gezeigt, dass Netzwerksignale des Bewusstseins auch bei einigen Menschen in einem vegetativen Zustand zu sehen sind.

Dies gab uns einen Hinweis auf die Arten von Signalen, die bei denjenigen beobachtet werden können, die während der Operation ein gewisses Bewusstsein erfahren, aber nicht in der Lage sind zu kommunizieren. Wir mussten aber auch zeigen, dass eine ähnliche Messung auf Gehirnbasis gut funktionierte, wenn wir die Bewusstseinsebene manipulieren konnten.

Unsere neueste Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift PLOS Computational Biology, half uns, den Übergang zur Bewusstlosigkeit während der Sedierung besser zu verstehen und wie dieser Übergang von Mensch zu Mensch variiert.

Wir gaben 20 Personen eine stetig steigende Dosis eines häufig verwendeten Anästhetikums namens Propofol. Gleichzeitig haben wir die Gehirnnetze gemessen, von denen bekannt ist, dass sie mit dem Bewusstsein durch EEG verbunden sind. Das Medikament wurde in verschiedenen Dosierungen verabreicht, was zu unterschiedlichen Graden leichter bis mäßiger Sedierung in unserer Teilnehmergruppe führte, anstatt bei allen die völlige Bewusstlosigkeit zu vollenden.

Wir haben auch die Verhaltensreaktion der Teilnehmer mit einer einfachen Aufgabe gemessen. Sie wurden aufgefordert, einen Knopf zu drücken, wenn sie einen "Ping" hörten und einen anderen Knopf, wenn sie einen "Pong" hörten.

Parallel dazu haben wir die Konzentration des Medikaments zu unterschiedlichen Zeiten im Blut aufgezeichnet. Insgesamt erhielten wir die Informationen, die benötigt werden, um die Aktivität ihrer Gehirnnetzwerke mit ihren individuellen Medikamentenantworten zu verbinden.

Das richtige Maß

Wir fanden heraus, dass die Stärke des Gehirnnetzwerks eines Teilnehmers eindeutig mit seiner Verhaltensreaktion verbunden war. Mit anderen Worten, wenn das Gehirnnetzwerk, das das Bewusstsein anzeigt, geschwächt wurde, nahmen auch die Verhaltensbeweise des Bewusstseins ab.

Interessanterweise zeigten einige Teilnehmer bei moderaten Anästhesie-Niveaus Verhaltensbeweise des Bewusstseins, während andere reagierten.

Wir fanden heraus, dass es tatsächlich die Stärke ihrer Gehirnnetzwerke vor der Sedierung war, die voraussagten, warum manche irgendwann das Bewusstsein verloren, andere nicht. Mit anderen Worten, Menschen mit schwächeren Grundlinien-Bewusstseinsnetzwerken konnten diese schneller verlieren als solche mit stärkeren Basislinien.

Unsere aktuellen Ergebnisse zeigen, dass die Bewusstseinsänderung aufgrund des Sedativs eindeutig mit spezifischen Mustern der Netzwerkaktivität des Gehirns korreliert ist. Dies gibt uns Vertrauen in die "umgekehrte Schlussfolgerung", dass die Verfolgung dieser Netzwerkaktivität verwendet werden kann, um die wahre Ebene des Bewusstseins in Abwesenheit von Verhalten abzuleiten.

Weiteres Engineering und Tests könnten helfen, die aktuelle Gehirnüberwachungstechnologie für den Einsatz im Operationssaal voranzubringen und anzupassen. Es ist klar, dass Netzwerke, die mit einem geeigneten EEG gemessen werden, erfassen und erklären können, warum Menschen anders auf Anästhesie reagieren.

Diese Überwachung kann Ärzten helfen, die Menge an Medikamenten zu optimieren, die benötigt wird, damit jemand bewusstlos wird, ohne das Risiko von Komplikationen oder Bewusstsein während der Operation zu erhöhen.