Ka shumë ilaçe që anesteziologët mund të përdorin për të nxitur humbjen e vetëdijes tek pacientët. Pikërisht se si këto barna e bëjnë trurin të humbasë vetëdijen ka qenë një pyetje e kahershme, por neuroshkencëtarët e MIT tani i janë përgjigjur kësaj pyetjeje për një ilaç anestezie të përdorur zakonisht.
Duke përdorur një teknikë të re për analizimin e aktivitetit të neuroneve, studiuesit zbuluan se ilaçi propofol shkakton pavetëdije duke prishur ekuilibrin normal të trurit midis stabilitetit dhe eksitueshmërisë. Ilaçi bën që aktiviteti i trurit të bëhet gjithnjë e më i paqëndrueshëm, derisa truri të humbasë vetëdijen.
“Truri duhet të operojë në tehun e kësaj thike midis ngacmueshmërisë dhe kaosit. Duhet të jetë mjaftueshëm ngacmues që neuronet e tij të ndikojnë njëri-tjetrin, por nëse bëhet shumë i ngacmueshëm, ai kthehet në kaos. Propofol duket se prish mekanizmat që e mbajnë trurin në atë interval të ngushtë operativ, “thotë Earl K. Miller, profesor i Neuroshkencës Picower dhe anëtar i Institutit Picower për Mësimin dhe Memorien e MIT.
Gjetjet e reja, të raportuara sot në Neuronimund të ndihmojë studiuesit të zhvillojnë mjete më të mira për monitorimin e pacientëve teksa ata i nënshtrohen anestezisë së përgjithshme.
Miller dhe Ila Fiete, një profesoreshë e trurit dhe shkencave njohëse, drejtoresha e Qendrës Integrative Kompjuterike të Neuroshkencës K. Lisa Yang (ICoN) dhe një anëtare e Institutit McGovern të MIT për Kërkimin e Trurit, janë autorët e vjetër të studimit të ri. Studenti i diplomuar në MIT Adam Eisen dhe postdokumentar i MIT Leo Kozachkov janë autorët kryesorë të punimit.
Humbja e vetëdijes
Propofol është një ilaç që lidhet me receptorët GABA në tru, duke penguar neuronet që kanë ata receptorë. Droga të tjera anestezike veprojnë në lloje të ndryshme receptorësh dhe mekanizmi se si të gjitha këto barna prodhojnë pavetëdije nuk është kuptuar plotësisht.
Miller, Fiete dhe studentët e tyre supozuan se propofol, dhe ndoshta medikamente të tjera anestezi, ndërhyjnë në një gjendje të trurit të njohur si “stabilitet dinamik”. Në këtë gjendje, neuronet kanë eksitueshmëri të mjaftueshme për t’iu përgjigjur inputeve të reja, por truri është në gjendje të rimarrë shpejt kontrollin dhe t’i parandalojë ata të eksitohen tepër.
Studimet e mëparshme se si ilaçet e anestezisë ndikojnë në këtë ekuilibër kanë gjetur rezultate kontradiktore: Disa sugjeruan që gjatë anestezisë, truri zhvendoset drejt të qenit shumë i qëndrueshëm dhe i papërgjegjshëm, gjë që çon në humbjen e vetëdijes. Të tjerë zbuluan se truri bëhet shumë i ngacmueshëm, duke çuar në një gjendje kaotike që rezulton në pavetëdije.
Një pjesë e arsyes për këto rezultate kontradiktore është se ka qenë e vështirë të matet me saktësi stabiliteti dinamik në tru. Matja e stabilitetit dinamik kur humbet vetëdija do t’i ndihmonte studiuesit të përcaktojnë nëse pavetëdija rezulton nga stabiliteti i tepërt apo stabiliteti shumë i vogël.
Në këtë studim, studiuesit analizuan regjistrimet elektrike të bëra në trurin e kafshëve që morën propofol gjatë një periudhe prej një ore, gjatë së cilës ata humbën gradualisht vetëdijen. Regjistrimet janë bërë në katër zona të trurit që janë të përfshira në vizionin, përpunimin e zërit, ndërgjegjësimin hapësinor dhe funksionin ekzekutiv.
Këto regjistrime mbulonin vetëm një pjesë të vogël të aktivitetit të përgjithshëm të trurit, kështu që për ta kapërcyer atë, studiuesit përdorën një teknikë të quajtur delay embedding. Kjo teknikë i lejon studiuesit të karakterizojnë sistemet dinamike nga matje të kufizuara duke shtuar çdo matje me matje që janë regjistruar më parë.
Duke përdorur këtë metodë, studiuesit ishin në gjendje të përcaktojnë sasinë se si truri reagon ndaj inputeve shqisore, të tilla si tingujt, ose ndaj shqetësimeve spontane të aktivitetit nervor.
Në gjendjen normale, të zgjuar, aktiviteti nervor rritet pas çdo hyrjeje dhe më pas kthehet në nivelin e tij bazë të aktivitetit. Megjithatë, sapo filloi dozimi i propofolit, trurit filloi të merrte më shumë kohë për t’u kthyer në bazën e tij pas këtyre inputeve, duke mbetur në një gjendje tepër të ngacmuar. Ky efekt bëhej gjithnjë e më i theksuar derisa kafshët humbën vetëdijen.
Kjo sugjeron që frenimi i propofolit të aktivitetit të neuroneve çon në paqëndrueshmëri të përshkallëzuar, gjë që shkakton trurin të humbasë vetëdijen, thonë studiuesit.
Kontroll më i mirë i anestezisë
Për të parë nëse ata mund ta përsërisin këtë efekt në një model llogaritës, studiuesit krijuan një rrjet të thjeshtë nervor. Kur ata rritën frenimin e disa nyjeve në rrjet, siç bën propofoli në tru, aktiviteti i rrjetit u destabilizua, i ngjashëm me aktivitetin e paqëndrueshëm që studiuesit panë në trurin e kafshëve që merrnin propofol.
“Ne shikuam një model të thjeshtë qarku të neuroneve të ndërlidhura dhe kur shfaqëm frenimin në të, pamë një destabilizim. Pra, një nga gjërat që ne po sugjerojmë është se një rritje e frenimit mund të gjenerojë paqëndrueshmëri, dhe kjo lidhet më pas me humbjen e vetëdijes, “thotë Eisen.
Siç shpjegon Fiete, “Ky efekt paradoksal, në të cilin rritja e frenimit destabilizon rrjetin në vend që ta hesht ose stabilizon atë, ndodh për shkak të dezinhibimit. Kur propofol rrit nxitjen frenuese, kjo shtytje pengon neuronet e tjera frenuese dhe rezultati është një rritje e përgjithshme e aktivitetit të trurit.
Studiuesit dyshojnë se barna të tjera anestetike, të cilat veprojnë në lloje të ndryshme të neuroneve dhe receptorëve, mund të konvergojnë në të njëjtin efekt përmes mekanizmave të ndryshëm – një mundësi që ata tani po e eksplorojnë.
Abonohu për histori kundërintuitive, befasuese dhe me ndikim që dërgohen në kutinë tuaj hyrëse çdo të enjte
Nëse kjo rezulton e vërtetë, mund të jetë e dobishme për përpjekjet e vazhdueshme të studiuesve për të zhvilluar mënyra për të kontrolluar më saktë nivelin e anestezisë që një pacient po përjeton. Këto sisteme, për të cilat Miller po punon me Emery Brown, Edward Hood Taplin Profesor i Inxhinierisë Mjekësore në MIT, funksionojnë duke matur dinamikën e trurit dhe më pas duke rregulluar dozat e barnave në përputhje me rrethanat, në kohë reale.
“Nëse gjeni mekanizma të përbashkët në punë për anestetikë të ndryshëm, mund t’i bëni të gjithë më të sigurt duke ndryshuar disa pulla, në vend që të duhet të zhvilloni protokolle sigurie për të gjithë anestetikët e ndryshëm një nga një,” thotë Miller. “Ju nuk dëshironi një sistem të ndryshëm për çdo anestezi që do të përdorin në sallën e operacionit. Ju dëshironi një që do t’i bëjë të gjitha.”
Studiuesit gjithashtu planifikojnë të aplikojnë teknikën e tyre për matjen e stabilitetit dinamik në gjendje të tjera të trurit, duke përfshirë çrregullimet neuropsikiatrike.
“Kjo metodë është mjaft e fuqishme dhe mendoj se do të jetë shumë emocionuese ta zbatosh atë në gjendje të ndryshme të trurit, lloje të ndryshme anestetike, si dhe kushte të tjera neuropsikiatrike si depresioni dhe skizofrenia,” thotë Fiete.
Hulumtimi u financua nga Zyra e Kërkimeve Detare, Instituti Kombëtar i Shëndetit Mendor, Instituti Kombëtar i Çrregullimeve Neurologjike dhe Infarktit, Drejtoria e Fondacionit Kombëtar të Shkencës për Shkencën dhe Inxhinierinë Kompjuterike dhe të Informacionit, Qendra Simons për Trurin Social, Simons Bashkëpunim në Global Brain, Fondacioni JPB, Instituti McGovern dhe Instituti Picower.
Ripublikuar me lejen e MIT News. Lexoni artikullin origjinal.