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Das Gehirn unter Narkose
Eine groß angelegte Studie, die im New England Journal of Medicine hat unter Anästhesisten heftige Kontroversen ausgelöst. Den Ergebnissen zufolge war ein häufig verwendetes Gerät zur Verhinderung der Anästhesiewahrnehmung – dem seltenen Ereignis, bei dem ein Patient während einer Operation tatsächlich bei Bewusstsein ist – weitgehend wirkungslos.
Gehirnwellen: Diese Abbildung veranschaulicht die Unterschiede in der Gehirnaktivität während der Narkose. Die Diagramme mit schwarzen Linien zeigen die mit dem EEG aufgezeichnete elektrische Aktivität, während die farbigen Diagramme eine Spektralanalyse dieser Aktivität zeigen – unabhängig davon, ob die Aktivität hauptsächlich hoch- oder niederfrequent ist. Wenn der Patient wach war (oben), war seine Gehirnaktivität hochfrequent. Als er während der Operation sediert wurde (unten), sank die Frequenz der Gehirnströme.
Die Ergebnisse zeigen, wie wenig über die neuronalen Veränderungen bekannt ist, die einer Anästhesie zugrunde liegen. Die Herausforderung besteht darin, dass wir die Physiologie und Pharmakologie, die der Gedächtnisblockierung durch Anästhetika zugrunde liegt, nicht verstehen, sagt Beverly Orser, Anästhesistin und Wissenschaftlerin an der University of Toronto, die eine redaktionell das Stück begleiten. Wenn wir die Schaltkreise und Hirnregionen verstehen würden, die an der komplexen Gedächtnisbildung beteiligt sind, könnten wir diese Monitore besser entwickeln.
Schmirgelbraun , Anästhesist und Neurowissenschaftler am Massachusetts General Hospital, will genau das tun. Brown und seine Kollegen verwenden sowohl die Bildgebung des Gehirns von menschlichen Freiwilligen als auch bei Tieren elektrophysiologische Ansätze – die die Gehirnaktivität direkter messen –, um ein tieferes Verständnis der Anästhesie zu erlangen. Vorläufige Untersuchungen aus seinem Labor deuten darauf hin, dass die Messung der Aktivität an der Oberfläche des Gehirns möglicherweise kein zuverlässiger Indikator dafür ist, was tiefer unten vor sich geht, wo die Speicherschaltungen möglicherweise noch funktionieren – und beängstigende Erinnerungen an eine bestimmte Operation bilden.
Jedes Jahr unterziehen sich mehr als 20 Millionen Menschen in Nordamerika einer Vollnarkose – einer Kombination von Medikamenten, die Patienten sedieren, ihre Muskeln lähmen und die Schmerzwahrnehmung blockieren. Der Cocktail wird sorgfältig auf jeden Einzelnen und jede Operation abgestimmt, mit dem Ziel, die entscheidenden Funktionen der Patientin wie Herzfrequenz und Blutdruck aufrechtzuerhalten, während sie den Eingriff glücklicherweise nicht wahrnimmt.
Eine kleine Anzahl von denen, die sich einer Vollnarkose unterziehen – etwa 0,1 bis 0,2 Prozent – werden Bewusstsein erfahren, das von relativ harmlosen Vorfällen reicht, wie der späteren Erinnerung an ein Gespräch zwischen Chirurgen und Krankenschwestern, bis hin zu Berichten über entsetzliche Schmerzen, während sie vollständig gelähmt sind. Es ist zwar nicht genau klar, was das Anästhesiebewusstsein auslöst, aber es wird angenommen, dass eine unzureichende Menge an Medikamenten, die die am Lernen und Gedächtnis beteiligten Hirnareale beruhigen, Teil des Problems ist.
Da das Bewusstsein für das Problem des Anästhesiebewusstseins in den letzten Jahren zugenommen hat, hat sich auch der Markt für Geräte zur Vorbeugung entwickelt. Mehrere Arten von Monitoren sind jetzt im Handel erhältlich. Sie basieren auf einem einfachen Konzept: Anästhesiemittel beruhigen den Kortex auf vorhersehbare Weise, die mit der Elektroenzephalographie (EEG) gemessen werden kann, einer Technologie, die die elektrische Aktivität auf der Kopfoberfläche misst. Die Frequenz der Gehirnwellen steigt kurz an, wenn der Patient in die Bewusstlosigkeit eingelullt wird, und verlangsamt sich dann. Die Geräte wandeln EEG-Muster in eine einzige Zahl um, die den Bewusstseinsgrad eines Patienten anzeigt, sodass Ärzte bei Bedarf mehr Medikamente verabreichen können.
Aber Brown und andere argumentieren, dass Geräte wie dieses nur ein rudimentäres Maß dafür geben, was im Gehirn passiert. Wenn es langsam ist, denken wir, dass es in Ordnung ist; Wenn es schnell ist, denken wir, dass sie aufwachen, sagt Brown. Das ist alles, was wir tun.
Brown und seine Kollegen verwenden eine neu entwickelte Technologie, mit der sie EEG-Wellen untersuchen können, während ein Patient gleichzeitig sein Gehirn mit funktioneller magnetischer Bildgebung des Gehirns abbilden lässt, einer indirekten Messung der Gehirnaktivität, die räumlich genauer ist als EEG. Vorläufige Ergebnisse zeigen, dass einige Hirnareale im Verlauf der Narkose tatsächlich aktiver werden. Es ist nicht verwunderlich, dass ein breitwirksames Medikament, das Gehirnbereiche inaktiviert, die normalerweise an der selektiven Hemmung der Gehirnaktivität beteiligt sind, dazu führt, dass andere Bereiche aktiver werden, sagt Brown. Dies ist die Art von Informationen, die wir wirklich brauchen, sagt er.
In entsprechenden Experimenten an Nagetieren verwendeten Wissenschaftler Elektrodenanordnungen, um die Aktivität in verschiedenen Teilen des Gehirns direkt zu messen. Forscher unter der Leitung von Matt Wilson , ein Professor für Gehirn- und Kognitionswissenschaften MIT, der mit Brown zusammenarbeitet, fand heraus, dass Nagetiere, denen eine zunehmende Dosis eines Anästhetikums verabreicht wurde, charakteristische Veränderungen im Rhythmus der Gehirnaktivität in der Hirnrinde zeigten. Aber die Aktivität im Hippocampus, einem Gehirnbereich, der für das Lernen und das Gedächtnis entscheidend ist, blieb unverändert.
Wenn die Signatur [über EEG gemessen] vom Kortex kommt, sagt sie uns nicht, was die tieferen Gehirnstrukturen tun, wie das Erregungssystem, der Hirnstamm, die Amygdala und der Hippocampus, sagt Brown. Wenn das EEG Ihnen nicht über diese Strukturen Auskunft geben kann, sagt es Ihnen nicht über Schlüsselsysteme.