研究人員找到了一種更好的方法來測量麻醉狀態下的意識活動

2021年03月22日07:03:02 科學 1205

為了探明全身麻醉下意識狀態,防範麻醉覺醒,研究人員找到了一種更好的方法來測量意識

因為需要手術進行全身麻醉時,先使用藥物使病人意識喪失,進行氣管內插管,麻醉機輔助呼吸同時吸入麻醉藥控制麻醉深度及時間,再輔助靜脈藥物維持麻醉,直到手術完成,再停止吸入麻醉藥,逐漸復蘇,待意識基本恢復後拔出氣管內插管,這就是全麻的大概過程。僅在美國,每年就有數百萬人接受全身麻醉,但要判斷他們是否真的失去知覺並不容易。

研究人員找到了一種更好的方法來測量麻醉狀態下的意識活動 - 天天要聞


當外科手術進行全身麻痹的時候,病人的運動神經被麻痹而意識卻依舊清醒。這個時候在外人看來,病人不會對外界作出任何反應,但實際上他的意識是清醒的。如果在這種狀態下進行手術,那麼每一次切割,結紮,穿刺,上藥……病人都會清楚地感覺到。而可怕的是,僅在美國每年就有大概6萬人經受這樣噩夢般手術的摧殘。

這些病人中有一小部分在醫療過程中恢復了一些意識,但是一項代表意識的大腦活動的新研究可以防止潛在的創傷。它也可以幫助昏迷中的人和科學家努力確定大腦的哪些部分可以聲稱是意識心理的關鍵。

研究人員找到了一種更好的方法來測量麻醉狀態下的意識活動 - 天天要聞

近100年來,人們已經證明,在像睡眠這樣的無意識狀態下,大腦中的這些緩慢的電波活動是存在的。但這些信號可能並不適合我們利用。在許多情況下(使用不同的麻醉藥物、昏迷患者、腦損傷患者或其他臨床情況) ,也可能有高頻活動。

威斯康星大學麥迪遜分校的研究人員在威斯康星州國家靈長類動物研究中心記錄了一對猴子在幾種意識狀態下的大腦100個位點周圍約1000個神經元的電活動: 藥物誘導麻醉、淺睡眠、休息時清醒,以及通過大腦深處一個點的電刺激從麻醉狀態喚醒到清醒狀態(研究人員在2020年描述了這一過程)。

研究人員找到了一種更好的方法來測量麻醉狀態下的意識活動 - 天天要聞


利用跨越多個大腦區域和不同意識狀態的數據,我們可以將傳統上與意識相關的所有信號(包括大腦不同區域的節奏有多快或多慢)放在一起,採用更多的計算指標來描述這些信號的複雜程度,以及不同區域的信號如何相互作用。

為了篩選出最能表明猴子是有意識還是無意識的特徵,研究人員使用了機器學習。他們將大量的數據交給計算機,告訴計算機哪種意識狀態產生了每種大腦活動模式,並詢問計算機大腦的哪些區域和電活動模式與意識最為相似。

研究人員找到了一種更好的方法來測量麻醉狀態下的意識活動 - 天天要聞


研究結果指向了額葉皮層以外的區域,這部分大腦通常被用來監測人類患者的全身麻醉狀態,而最有可能出現長期以來被認為是無意識的典型活動的緩慢波動。

現在臨床上,麻醉師可以在病人的額頭上放置電極,我們認為後腦勺對於這些電極來說更為重要,因為我們已經了解到大腦後部和大腦深部區域比前部更能預測意識狀態。雖然低頻率和高頻率的活動都可以出現在無意識狀態,但複雜性最能表明清醒的頭腦。

過去人們認為全麻術中知曉是全麻罕見的併發症,但隨着對術中知曉尤其是內隱記憶的深入研究和心理學測試方法的不斷發展,全麻病人研究人員找到了一種更好的方法來測量麻醉狀態下的意識活動 - 天天要聞


對麻醉病人進行更精確的測量是新發現的一個可能的結果,研究人員是美國國家科學基金會支持的應用關鍵大腦區域知識的合作項目的一部分。

除了檢測意識狀態,這些想法可以改善意識障礙患者的治療結果,可以利用我們所學到的知識,通過精確的大腦刺激來優化電流模式,幫助處於昏迷狀態的人保持持續的意識水平。

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

科學分類資訊推薦

石家莊4家工程研究中心入列省級籌建計劃 - 天天要聞

石家莊4家工程研究中心入列省級籌建計劃

【來源:石家莊日報】近日,河北省發展改革委下達2025年省級工程研究中心籌備建設計劃的通知,由石家莊市發展改革委推薦的石家莊尚太科技股份有限公司等4家企業建設的工程研究中心,列入省工程研究中心籌備建設計劃。
開福區兩家高新技術企業專利導航項目取得階段性成果 - 天天要聞

開福區兩家高新技術企業專利導航項目取得階段性成果

【來源:開福市場監管】6月25日,開福區市場監督管理局局長彭超帶隊,副局長鄧恆陽,知識產權科工作人員同行前往三能集成房屋股份有限公司、湖南艾克賽普測控科技有限公司兩家高新技術企業,了解兩家企業專利導航項目進展情況。
禁止採挖!炒到2萬一斤的石壁帶金絲植物, 到底為何會如此火? - 天天要聞

禁止採挖!炒到2萬一斤的石壁帶金絲植物, 到底為何會如此火?

俗話「沒有買賣,就沒有傷害」,任何東西在金錢面前都顯得那麼一文不值,不少野生動植物,曾因人類的過度破壞,導致物種種群消失,甚至出現種群滅絕現象。近些年為了更好的保護野生動植物種群,將不少野生動植物列為國家保護物種,通過法律的手段有效的幫助野
迄今最大相機開機!它將為我們拍一部長達10年的宇宙大片 - 天天要聞

迄今最大相機開機!它將為我們拍一部長達10年的宇宙大片

6月23日,天文學界迎來了一個激動人心的時刻!薇拉·魯賓天文台(Vera C. Rubin Observatory)正式發佈了它的首批圖像,標誌着其長達10年的「時空遺產巡天調查」(LSST)任務正式拉開序幕。這不僅僅是幾張漂亮的照片,它預示着一個觀測宇宙的全新時代的到來。首張照片信息量爆炸:一張圖裡藏着1000萬個星系把45個滿月在天空...
意大利研究團隊開發個性化人體運動生成模型 - 天天要聞

意大利研究團隊開發個性化人體運動生成模型

通過一種數據驅動的方法來建模人類的運動行為(映維網Nweon 2025年06月24日)隨着技術的普及,自主虛擬化身在人類群體活動中的部署預計會增加。設計認知架構和控制策略來驅動代理需要真實的人類運動模型。然而,現有的模型只提供了對人類運動行為的簡化描述。在一項研究中,意大利南部高等研究院團隊提出了一種基於長短期記...
DNA存儲:重塑數字存檔未來 - 天天要聞

DNA存儲:重塑數字存檔未來

最新研究表明,一克DNA能夠存儲高達215PB(1PB=一百萬GB)數據,這一容量甚至超過了全網YouTube視頻總量,為數據存儲領域帶來前所未有的突破性思路。隨着物聯網、人工智能、大數據等技術的迅猛發展,全球數字數據量正以指數級速度增長。
【河東苗圃】花中「蜘蛛俠」綻放環江濱水大道 - 天天要聞

【河東苗圃】花中「蜘蛛俠」綻放環江濱水大道

【來源:柳州市園林局_園林科普】盛夏之際,在柳州市環江濱水大道B段沿線鋪展出綿延的白色花帶,是蜘蛛蘭競相綻放,走進還能聞到一股清甜幽香,吸引大量傳粉昆蟲到來,成為一道美麗的風景線。蜘蛛蘭,又叫水鬼蕉、海水仙,是石蒜科水鬼蕉屬多年生草本植物。