研究人员找到了一种更好的方法来测量麻醉状态下的意识活动

2021年03月22日07:03:02 科学 1205

为了探明全身麻醉下意识状态,防范麻醉觉醒,研究人员找到了一种更好的方法来测量意识

因为需要手术进行全身麻醉时,先使用药物使病人意识丧失,进行气管内插管,麻醉机辅助呼吸同时吸入麻醉药控制麻醉深度及时间,再辅助静脉药物维持麻醉,直到手术完成,再停止吸入麻醉药,逐渐复苏,待意识基本恢复后拔出气管内插管,这就是全麻的大概过程。仅在美国,每年就有数百万人接受全身麻醉,但要判断他们是否真的失去知觉并不容易。

研究人员找到了一种更好的方法来测量麻醉状态下的意识活动 - 天天要闻


当外科手术进行全身麻痹的时候,病人的运动神经被麻痹而意识却依旧清醒。这个时候在外人看来,病人不会对外界作出任何反应,但实际上他的意识是清醒的。如果在这种状态下进行手术,那么每一次切割,结扎,穿刺,上药……病人都会清楚地感觉到。而可怕的是,仅在美国每年就有大概6万人经受这样噩梦般手术的摧残。

这些病人中有一小部分在医疗过程中恢复了一些意识,但是一项代表意识的大脑活动的新研究可以防止潜在的创伤。它也可以帮助昏迷中的人和科学家努力确定大脑的哪些部分可以声称是意识心理的关键。

研究人员找到了一种更好的方法来测量麻醉状态下的意识活动 - 天天要闻

近100年来,人们已经证明,在像睡眠这样的无意识状态下,大脑中的这些缓慢的电波活动是存在的。但这些信号可能并不适合我们利用。在许多情况下(使用不同的麻醉药物、昏迷患者、脑损伤患者或其他临床情况) ,也可能有高频活动。

威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员在威斯康星州国家灵长类动物研究中心记录了一对猴子在几种意识状态下的大脑100个位点周围约1000个神经元的电活动: 药物诱导麻醉、浅睡眠、休息时清醒,以及通过大脑深处一个点的电刺激从麻醉状态唤醒到清醒状态(研究人员在2020年描述了这一过程)。

研究人员找到了一种更好的方法来测量麻醉状态下的意识活动 - 天天要闻


利用跨越多个大脑区域和不同意识状态的数据,我们可以将传统上与意识相关的所有信号(包括大脑不同区域的节奏有多快或多慢)放在一起,采用更多的计算指标来描述这些信号的复杂程度,以及不同区域的信号如何相互作用。

为了筛选出最能表明猴子是有意识还是无意识的特征,研究人员使用了机器学习。他们将大量的数据交给计算机,告诉计算机哪种意识状态产生了每种大脑活动模式,并询问计算机大脑的哪些区域和电活动模式与意识最为相似。

研究人员找到了一种更好的方法来测量麻醉状态下的意识活动 - 天天要闻


研究结果指向了额叶皮层以外的区域,这部分大脑通常被用来监测人类患者的全身麻醉状态,而最有可能出现长期以来被认为是无意识的典型活动的缓慢波动。

现在临床上,麻醉师可以在病人的额头上放置电极,我们认为后脑勺对于这些电极来说更为重要,因为我们已经了解到大脑后部和大脑深部区域比前部更能预测意识状态。虽然低频率和高频率的活动都可以出现在无意识状态,但复杂性最能表明清醒的头脑。

过去人们认为全麻术中知晓是全麻罕见的并发症,但随着对术中知晓尤其是内隐记忆的深入研究和心理学测试方法的不断发展,全麻病人研究人员找到了一种更好的方法来测量麻醉状态下的意识活动 - 天天要闻


对麻醉病人进行更精确的测量是新发现的一个可能的结果,研究人员是美国国家科学基金会支持的应用关键大脑区域知识的合作项目的一部分。

除了检测意识状态,这些想法可以改善意识障碍患者的治疗结果,可以利用我们所学到的知识,通过精确的大脑刺激来优化电流模式,帮助处于昏迷状态的人保持持续的意识水平。

参考文献: Mohsen Afrasiabi et al. Consciousness depends on integration between parietal cortex, striatum, and thalamus. Cell Systems. March 16, 2021

科学分类资讯推荐

首张嗅觉图谱问世 或重塑嗅觉形成认知 - 天天要闻

首张嗅觉图谱问世 或重塑嗅觉形成认知

研究人员以前所未有的细节绘制了小鼠鼻腔中的嗅觉受体分布图谱。这一成果颠覆了人们对鼻子如何产生嗅觉的认知。△小鼠鼻腔的显微镜横截面图像,显示了鼻腔上皮的解剖结构。图片来源:Datta Lab4月28日发表于《细胞》的一项研究,揭示了感觉神经元上表达的约1100个嗅觉受体是如何在鼻腔内壁上皮组织中受到严格调控的空间位置...
心脏为什么不会得癌症? - 天天要闻

心脏为什么不会得癌症?

心脏为什么不会得癌症?心肌细胞会进行有节律的搏动,并在个体出生后停止增殖,因此,心脏没有再生能力。近日,意大利的里雅斯特大学医学院Serena Zacchigna团队完成的体内癌症模型和离体工程心脏组织实验表明,心肌细胞搏动所产生的机械力负
暴雨、冰雹要来,广东天气明起大反转!珠海接下来…… - 天天要闻

暴雨、冰雹要来,广东天气明起大反转!珠海接下来……

【来源:珠海发布】“五一”假期前两天, 珠海天气晴好,大家都去哪里玩了?不过天气马上要反转再反转了! 广东明天好天气要暂时“下线”,局部有大暴雨、小冰雹;珠海明天午后也将有雷雨+10级大风…… 这场雨会持续多久?假期接下来的天气会怎样?赶紧
河北衡水:假日邂逅飞行 低空魅力引游人 - 天天要闻

河北衡水:假日邂逅飞行 低空魅力引游人

5月2日,位于河北省衡水市的中国航协衡水航空飞行营地,各类飞行表演和低空飞行器展示吸引市民游客观赏。中国桃城第四届“翱翔中国”全国低空无人飞行器大赛暨第二届京津冀低空飞行器集采会于5月1日至2日在此举行。图为游客近距离参观飞行器。
可拍原子运动过程 揭秘地下30米的“国之重器” - 天天要闻

可拍原子运动过程 揭秘地下30米的“国之重器”

来源:央视新闻客户端坐落在上海张江的硬X射线自由电子激光装置是“十三五”国家重大科技基础设施建设规划优先启动项目,也是上海(长三角)国际科技创新中心核心空间载体——张江科学城重大科技基础设施集群的旗舰装置,是我国实现2035年建成科技强国战