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Forscher identifizieren Bewusstlosigkeitszustände mit EEG-Daten
Forscher haben Muster der Gehirnaktivität identifiziert, die mit dem Verlust und der Wiederherstellung des Bewusstseins korrelieren, während sich ein Patient einer Vollnarkose unterzieht. Ihre Erkenntnisse, berichtete gestern in den Proceedings of the National Academy of Sciences online , könnte eines Tages Anästhesisten helfen, das Bewusstsein ihrer Patienten besser zu überwachen.
Trotz der Tatsache, dass der Hauptzweck der Anästhesiologie darin besteht, Patienten vorübergehend bewusstlos zu machen und sich [unfähig zu erinnern], wird das Gehirn nicht direkt überwacht, sagt Robert Thiele , einem Anästhesisten an der University of Virginia School of Medicine, der nicht an der Studie beteiligt war. Stattdessen werden indirekte Anzeichen wie Blutdruck, Herzfrequenz und reflexive Bewegungen beobachtet, um die Tiefe der Anästhesie abzuschätzen, sagt er. Es besteht ein großer Bedarf an einem genaueren Narkosetiefenmonitor, sagt Thiele.
Einige Krankenhäuser und Forscher verwenden eine elektroenzephalographische (EEG) Überwachung, die die elektrische Aktivität in der Hirnrinde durch Elektroden auf der Kopfhaut misst, aber diese Daten werden normalerweise in eine einzige Zahl oder einen Index vereinfacht, um den Bewusstseinsgrad eines Patienten zu beurteilen. Der wahre Dorn im Auge der Indizes ist, dass sie annehmen, dass die Menschen bei den gleichen Indizes bewusstlos sind, dass dies für alle Menschen über alle Drogen hinweg gilt, und das kann einfach nicht sein, sagt Schmirgelbraun , Anästhesist am Massachusetts General Hospital und Neurowissenschaftler am MIT und leitender Autor der Studie. Menschen reagieren unterschiedlich auf Medikamente und verschiedene Medikamente haben unterschiedliche Signaturen, sagt er.
Also Brown und Patrick Purdon , einem Neurowissenschaftler am Massachusetts General Hospital und am MIT, und ihre Kollegen machten sich daran, spezifische EEG-Rhythmen zu charakterisieren, die mit anästhesieinduzierter Bewusstlosigkeit in Verbindung stehen. Das Team zeichnete EEG-Muster bei 10 gesunden Freiwilligen auf, während es ihnen steigende und dann sinkende Spiegel eines weit verbreiteten Anästhetikums namens Propofol verabreichte. Die Teilnehmer hörten verbalen Hinweisen wie ihrem Namen und akustischen Klicks und wurden aufgefordert, jeweils einen Knopf zu drücken, was die Forscher als Zeichen für den Verlust oder die Wiederherstellung des Bewusstseins verwendeten.
Das Team fand einzigartige Muster in den Gehirnwellen der Freiwilligen, als sie das Bewusstsein verloren und dann wiedererlangten. Veränderungen in der Beziehung zwischen Gehirnwellen unterschiedlicher Frequenzen sagten die Übergänge in und aus dem Bewusstsein voraus. Das Team identifizierte auch ein Muster in den Gehirnwellen der Teilnehmer, das mit dem tiefsten Zustand der Bewusstlosigkeit verbunden war. Die Muster oder Signaturen könnten eines Tages verwendet werden, um Sedierung und Bewusstlosigkeit bei Patienten, die Propofol erhalten, zu überwachen und zu kontrollieren, sagen die Autoren.
Die wahre Schönheit der Studie ist das Versprechen, zwischen normalem medikamenteninduziertem und verletzungsinduziertem Schlaf unterscheiden zu können, sagt Dietrich Gravenstein , Anästhesist am College of Medicine der University of Florida. Dies könnte den Forschern helfen, diese verschiedenen Gehirnzustände besser zu verstehen und könnte auch im Operationssaal nützlich sein, sagt er.
Anästhesisten versuchen, die Menge an Medikamenten, die einem Patienten verabreicht werden, basierend auf den momentanen Bedürfnissen abzustimmen, sagt Gravenstein. Unmittelbar vor einer Operation wird ein Anästhetikum verabreicht, um den Patienten schläfrig und komfortabel zu machen, aber sobald die Operation beginnt, steigt der Bedarf dramatisch, sagt Gravenstein. Das Problem ist, wir konnten nicht wissen, ob sie sich wohl fühlen und auf natürliche Weise mit ein wenig Drogen schlafen oder ob sie durch die Medikamente im Grunde bewusstlos sind. Wir wollen nicht, dass sie aufwachen, sobald das Messer die Haut berührt, sagt er. Eindeutige EEG-Signaturen für jeden Bundesstaat könnten Anästhesisten als Orientierungshilfe dienen, obwohl der Zeitpunkt der Analyse sehr schnell sein müsste, damit sie während der Verfahren nützlich ist, sagt Gravenstein.
Die Forscher hoffen, dass ihre Ergebnisse im klinischen Umfeld verwendet werden könnten und schulen derzeit Anästhesisten in der Anwendung. Aber die meisten Operationssäle und Anästhesieverfahren sind derzeit nicht für diese Art der Überwachung eingerichtet, sagt Christoph Seubert , Chefarzt für Neuroanästhesie am College of Medicine der University of Florida, der darauf hinweist, dass in der Studie 64 EEG-Überwachungselektroden verwendet wurden. Die derzeitige Überwachung der Anästhesietiefe erfolgt mit ein bis zwei EEG-Kanälen, die über dem Frontalhirn platziert werden, nicht weil dieser Bereich der wichtigste für das Bewusstsein ist, sondern weil er sich leicht am Kopf kleben lässt, sagt Seubert . Herauszufinden, wie wenig EEG-Daten benötigt werden, um Informationen über die Übergänge bereitzustellen, sei ein notwendiger Schritt, um die Signaturen klinisch nützlich zu machen, sagt er.
Diese Art von Entdeckung könnte nicht nur Patienten helfen, sondern auch dazu beitragen, wichtige Gehirnprozesse aufzudecken, sagt Brown, der sein medizinisches Fachgebiet als Werkzeug zur Untersuchung grundlegender Aspekte des Bewusstseins sieht (siehe Das Geheimnis hinter der Anästhesie). Wenn wir in der Lage sind, sehr klare Aussagen darüber zu treffen, wie das Medikament x in diesen Schaltkreisen arbeitet, um diese Wirkungen zu erzeugen, dann werden wir in der Lage sein, belastbare Informationen für Menschen bereitzustellen, die das Problem der Bewusstseinsgenerierung lösen wollen.