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。

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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。

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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)。

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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。

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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

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