Aynı anda magnetoencephalography ve elektroansefalografi farklı anestezi tarafından indüklenen bilinç indirimleri ortak ve farklı makro ölçekli mekanizmalar için aramak için yararlı bir araç sağlar. Bu kağıt kayıt bu verilerin sağlıklı insanlardan N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA)-receptor-antagonist-based anestezi sırasında azot oksit ve xenon solunum sırasında temel ampirik yöntemler gösterilmiştir.
Anestezi belki sadece sistematik yollarından küresel bilinç/bilinçsizlik sinirsel ilişkilendirir çalışma sağlar. Bugüne kadar en çok beyin görüntüleme ya da insanlar nörofizyolojik araştırmalarda var ancak dissosiyatif N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA) – etkileri ise γ-Amino-Butyric-Acid-(GABA)-receptor-agonist-based anestezi incelenmesi için sınırlı olmuştur reseptör antagonisti esaslı anestezikler ketamin, nitrojen (N2O) ve xenon (Xe) büyük ölçüde bilinmeyen. Bu kağıt magnetoencephalography (MEG) ve elektroansefalografi (EEG) sağlıklı erkek üzerinden aynı anda kayıt sırasında inhalasyon Xe ve gaz halinde olan yakıtlar anestezik ajanların N2O temel yöntemler açıklanır. MEG ve EEG veri birleştirme sağlar elektromanyetik beyin aktivitesi değerlendirme sırasında anestezi yüksek zamansal ve ılımlı kayma, çözünürlük. Burada üzerinde birden çok kayıt oturumları, rafine ve konu işe alım, anestezi ekipman kurulum MEG tarayıcı Oda, veri toplama ve temel veri analizi içeren detaylı bir protokol, açıklayın. Bu protokol için her katılımcı Xe ve N2O tekrarlanan ölçüler dörtlü tasarım çeşitli düzeylerde maruz kalmaktadır. Step-wise artan ilgili temel kayıtları katılımcılar sunulur takip Xe ve N2O 8, 16, 24 ve % 42 ve 16, 32 ve % 47 konsantrasyonları sırasıyla sırasında yanıt düzeylerini izlenir bir işitsel ile ilham Sürekli performans görevi (aCPT). Sonuçları bir sayıda ham veri, spektral topografya, baş hareketleri indirilmesi ve işitsel uyarılmış yanıt-e doğru kesin düzey bağımlı etkileri sensör düzeyi özelliklerini vurgulamak için kayıt için sunulur. Bu paradigma elektromanyetik sinyaller ile uçucu ve intravenöz anestezik ajanların kullanılmak üzere kolayca uyarlanabilir gaz halinde olan yakıtlar anestezikler, farklı türde eylem ile ilişkilendirilen kayıt için genel bir yaklaşım açıklar. Bu özetlenen yöntemi metodolojik uzantıları içeren kaynak alanı görüntüleme ve işlevsel ağ analizi etkinleştirerek makro ölçekli mekanizmaları anestezi anlamak için katkıda bulunabilir bekleniyor.
İnsan bilincinin olgusu açık sinir devreleri bütünlüğünü bağlı olduğunu düşündüren önceden klinik ve klinik neuroscientific kanıt arasında iyi fikir birliği yoktur. Bu tür devreler sistematik bilinçsizlik iniş tarafından etkilenmiştir gözlem sırasında anestezi kullanılmak ve ‘sinirsel ilişkilendirir için arama gezinme’ etkinleştirmek beyin görüntüleme teknikleri gerek kanıtlanmış bilinç. Uyku hariç, anestezi hangi tarafından bir bir kontrollü, ters çevrilebilir ve tekrarlanabilir biçimde olabilir tek yöntem temsil eder, huzursuz ve böylece teşrih, bilinç, özellikle makroskobik ölçekte alt hizmet mekanizmaları küresel beyin dinamiği. Klinik olarak, genel anestezi hipnoz/bilinçsizlik, hareketsizlik ve analjezi bir devlet olarak tanımlanabilir ve en bol bol kullanılan ve en güvenli tıbbi müdahaleler biri olmaya devam etmektedir. Netlik ve sonuçta verimliliği rağmen anestezik indüklenen bilinçsizlik1olarak sebebiyet veren aracıları çeşitli eylem mekanizmaları ile ilgili büyük belirsizlik kalır.
Anestezi bölünmüş intravenöz ajanlar özellikle propofol ve barbitüratlar veya geçici/gaz aracıları gibi sevoflurane, isoflurane, nitrojen (N2O) ve xenon (Xe). Anestezi Farmakoloji anestezik eylem bağlı olarak tanımlanan birden çok hücresel hedefleri olan iyi kurulmuş oldu. Çoğu ajanlar γ-Amino-Butyric-Acid-(GABA) reseptör aracılı etkinliği esas üzerinden agonism tarihi Yasası için okudu. Aksine, Disosiyatif ajanlar ketamin Xe ve N2O öncelikle N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA) glutamatergic reseptörleri2,3hedefleyerek etkileri sarfetmek inanıyordu. Anestezik eylem yaptıkları katkı ölçüde (bir kapsamlı gözden geçirme için bakınız zor kalır ancak potasyum kanalları, asetilkolin reseptörü ve kalan Glutamat reseptörlerinin, AMPA ve kainate, diğer önemli farmakolojik hedefler bulunmaktadır 4).
Ölçüde değişkenlik etki mekanizması ve çeşitli türden aracılarını gözlenen fizyolojik ve sinirsel etkileri bilinçli işleme onların etkisi genel sonuçlara türetme zor işler. GABAergic ajanları tarafından indüklenen bilinç (LOC) kaybı genellikle beyin aktivitesi tarafından genel değişiklikler karakterizedir. Bu yüksek-genlik, düşük frekanslı delta çıkması belirgindir (δ, 0.5-4 Hz) dalgalar ve yüksek frekans, electroencephalogram (EEG), yavaş dalga için benzer gama (γ, 35-45Hz) etkinliğinde azalma uyku5,6 olarak Serebral kan akımı ve glukoz metabolizma5,6,7,8,9,10,11,12 yaygın indirimleri . Boveroux ve ark. 13 devlet fonksiyonel bağlantı fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) kullanarak propofol anestezi altında istirahat içinde önemli bir düşüş göstererek bu tür gözlemler için eklendi. Buna ek olarak, verim disosiyatif anestezi daha az temizleyin profil beyin aktivite üzerine etkileri. Bazı durumlarda, bunların serebral kan akımı ve glukoz metabolizma14,15,16,17,18,19artış ile ilişkili olduğu, 20,21 Rex ve meslektaşları22 ve Xe etkileri seyir Laitio ve meslektaşları23,24 tarafından çalışmalar sırasında sağlanan her ikisi de arttı ve beyin azaldı etkinlik. Benzer bir düzensizlik EEG sinyallerini25,26,27,28üzerinde etkileri görülebilir. Johnson ve ark. 29 toplam gücü düşük frekans bantları delta ve teta de olduğu gibi daha yüksek frekans bandı gama yüksek yoğunluğu N2O Deltası’nda için karşıt gözlemler yapılırken Xe anestezi EEG çalışma artış gösterdi teta ve Alfa frekans bantları30,31 ve daha yüksek Frekanslar32Xe için. Alfa elektrik kafa derisi aktivite Xe etkileri gibi değişkenlik görülebilir ve beta frekans aralıkları de her ikisi ile bildirilen33 ve indirimleri34 artar.
Yukarıda belirtilen tutarsızlıklar rağmen resmi bir beyin bölgeleri arasında fonksiyonel bağlantı içinde değişiklikler aramaya çalıştığında ajanlar arasında daha tutarlı olmaya başlar. Böyle tedbirler ancak, ağırlıklı olarak mutlaka kayma veya zamansal çözünürlük açısından taviz yöntemleri için sınırlı olmuştur. NET ve bir ölçüde tutarlı, değişiklikleri sırasında anestezi/sedasyon propofol35, sevoflurane36 ve N2O37, fonksiyonel ağlar topolojik yapısını ortaya çıkarmak için çalışmalar EEG kullanarak görünür iken geniş aralıklı duyumsal düzeyde EEG veri anlamlı tanımlamak ve fonksiyonel karşılık gelen ağların köşeleri betimlemek için yetersiz uzamsal Frekansa sahiptir. Diğer taraftan, fMRI ve Pozitron emisyon tomografisi (PET), üstün mekansal çözünürlüğü kullanan çalışmalar bulmak benzer topolojik değişiklikler EEG13,38,39 olan için büyük ölçekli fonksiyonel bağlantı içinde ,40,41, ancak sahip faz-genlik alfa (8-13 Hz) EEG bant ve önemli imzaları olarak ortaya çıkan diğer dinamik olayları kaplin karakterize etmek için yeterli zamansal çözünürlük anestezik eylem12,42. Ayrıca, bu önlemlerin doğrudan elektromanyetik sinirsel aktivite43değerlendirmek değil.
Bu nedenle, anlamlı anestezikler eylemiyle ilişkili makroskopik işlemler anlayışı ilerletmek için daha önce bahsedilen araştırmalar sınırlamaları ele alınması gerekmektedir; anestezik ajanların ve non-invaziv ölçüleri yetersiz spatio-temporal çözünürlüğe sınırlı kapsamı. Bu temelde, yazarlar bir yöntem aynı anda kayıt magnetoencephalogram (MEG) ve geliştirilmiştir EEG sağlıklı gönüllü etkinliğinde gaz halinde olan yakıtlar dissosiyatif anestezik ajanların Yönetim için anahat Xe ve N2O.
MEG bir zamansal çözünürlük milisaniyelik menzili EEG dışındaki sadece non-invaziv nörofizyolojik tekniği olarak kullanılmaktadır. EEG MEG bu sorun ve sorunu cilt ve tel44daha az hassas ise görevi gören bir alçak geçiren Filtre cortically oluşturulan aktivite, kafatası tarafından elektrik alanlarında bulanık da sorun var. MEG daha yüksek olduğunu söylenebilir kayma ve kaynak yerelleştirme doğruluk EEG 45,46daha. MEG yapar ancak EEG doğru başvuru ücretsiz kayıt37,47, izin vermez. MEG sistemleri de genellikle kortikal faaliyet kadar frekans daha geniş EEG, yüksek gama48(genellikle 70-90 Hz), dahil olmak üzere hangi anestezik ajanların Xe29 ve N gibi hipnotik etkileri dahil olmak tavsiye ettiler kaydetmek 2 O28. MEG MEG esas olarak hücre içi akımları46tarafından, oluşturulan magnetik alan yansıtır, ancak EEG, EEG etkinlik olarak tarafından iletilen övgü nörofizyolojik etkinliği hücre dışı elektrik akımları ile ilgilidir sunar 49. EEG çoğunlukla hücre dışı etkinlik için korteks49Radyal kaydeder süre Ayrıca, MEG özellikle Elektrofizyolojik etkinlik korteks için teğet duyarlıdır. Böylece MEG ve EEG veri birleştirerek süper katkı avantajları50vardır.
Gaz halinde olan yakıtlar dissosiyatif ajanlar Xe ve N2O aşağıdaki ilke nedenlerle seçilmiş: onlar kokusuz (Xe) veya esasen kokusuz (N2O) ve böylece kolayca zaman itibariyle istihdam denetim koşullar varlığında kullanılabilir alt klinik konsantrasyonları. Buna ek olarak, onlar uzaktan yönetim ve onların zayıf kardiyo solunum depresan etkileri61nedeniyle bir laboratuvar ortamında izleme için uygundur. Xenon ve nispeten düşük en az bir daha az ölçüde N2için O, muhafaza-alveoler – konsantrasyon-(MAC)-hastaların hangi %50 sırasıyla 32,6 ± %6,151 ve 63.3 + – %7.152 değerleri ile sözlü komutuna yanıt veremez duruma, uyanık. Xe ve N2O rağmen hem NMDA reseptör antagonistleri olmak, onlar farklı EEG modüle – Xe görünüyor daha Bispectral dizini33,53,54 kullanarak izlenen bir tipik GABAergic ajan gibi davranmaya (electroencephalographically anestezi derinliği izlemek için kullanılan birkaç yaklaşımdan birini). Buna ek olarak, o kötü, o N2O daha az belirgin bir electroencephalographic etkisi, Bispectral dizin26kullanarak takip eğer üretir. Çünkü XE diğer dissosiyatif acentelere farklı bildirilen electroencephalographic özellikleri vardır, ama daha yaygın olarak okudu GABAergic acentelere benzer özelliklere sahip, onun Elektrofizyolojik çalışma önemli ortaya potansiyeline sahiptir bilinç ve karşılık gelen işlev ağ değişiklikleri sinirsel ilişkilendirir ilgili özellikleri. NMDA reseptör hareket ajanlar daha normal ve değiştirilmiş bilinç, mahfaza beyin ağları hakkında NMDA reseptör aracılı kritik rol verilen etkinliği öğrenme ve bellek ve a sıra-in sorumlu rolü oynadığı ortaya çıkarmak büyük olasılıkla Şizofreni ve depresyon80içeren psikiyatrik bozukluklar.
Bu kağıt gaz halinde olan yakıtlar anestezik ajanların bir sigara-hastane ortamında aynı anda MEG ve EEG kaydederken ilişkili öncelikle zorlu ve karmaşık veri toplama yordamı üzerinde duruluyor. Temel veri analizi sensör düzeyinde özetlenen ve örnek veri yüksek sadakat kayıtları en az kafa hareketi ile elde edilebilir gösteren sağlanmaktadır. Genellikle bu tür verileri kullanarak gerçekleştirilen sonraki kaynak görüntüleme ve/veya fonksiyonel bağlantı analizi için birçok olası yöntemleri açıklanmayan, bu yöntemler de literatürde açıklanmış ve çeşitli seçme hakkı için göstermek gibi analiz55,56.
Bu kağıt MEG ve EEG aynı anda kayıt sırasında anestezik gaz teslim N2O ve Xe ile kapsamlı bir protokol ana hatları. Böyle bir protokol indirimleri anestezi kaynaklı elektromanyetik sinirsel ilişkilendirir bilinci eğitimi için değerli olacaktır. İletişim kuralı da teslim sevoflurane veya isoflurane gibi diğer anestezik gazların generalize bekleniyor. Bu indirimleri anestezi kaynaklı anestezikler oldukça farklı moleküler modları ile eylem hedefleri olan bir dizi için bilinç altında ya…
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar Mahla Cameron Bradley, Rachel Anne Batty ve Johanna Stephens MEG veri toplama ile değerli teknik destek için teşekkür etmek istiyorum. Teşekkürler Ayrıca için destek ikinci bir anestezi uzmanı Dr. Steven Mcguigan için genişletilir. Paige Pappas çok değerli anestezik hemşire gözetim sağlanan. Markus taş nezaketle onun zaman ve düzenleme ve protokol filme uzmanlık sunulan. Doktor Suresh Muthukumaraswamy veri analizi ve sonuçları yorumlama ile ilgili özel tavsiyeler verdi. Son olarak, Jarrod Gott birçok uyarıcı bir tartışma katkıda, pilot deneyler bir dizi yürütülmesinde yardımcı oldu ve köpük baş küme ayracı tasarımında merkezi oldu.
Bu araştırma bir James S. McDonnell işbirliği hibe # “Yeniden yapılandırma bilinç” George Mashour, Michael Avidan, Max Kelz ve David Liley layık 220020419 tarafından desteklenmiştir.
Neuromag TRIUX 306-channel MEG system | Elekta Oy, Stockholm, SWEDEN | N/A | |
Polhemus Fastrak 3D system | Polhemus, VT, USA | N/A | |
MEG compatible ER-1 insert headphones | Etymotic Research Inc., IL, USA | N/A | |
Low Density foam head cap, MEG compatible | N/A | N/A | Custom made by research team |
Harness, MEG compatible | N/A | ~3 m long, ~ 5 cm wide, cloth/jute strip to secure participant position on MEG chair | |
Ambu Neuroline 720 Single Patient Surface Electrodes | Ambu, Copenhagen, Denmark | 72015-K10 | |
3.0T TIM Trio MRI system | Siemens AB, Erlangen, GERMANY | N/A | |
Asalab amplifier system | ANT Neuro, Enschede, NETHERLANDS | N/A | this system is no longer manufactured and has been deprecated to 64 channel eego EEG amplifier |
64-channel Waveguard EEG cap, MEG compatible | ANT Neuro, Enschede, NETHERLANDS | CA-138 | size Medium |
Magnetically shielded cordless battery box | ANT Neuro, Enschede, NETHERLANDS | N/A | Magnetic shielding not provided by manufacturer – Modified by research team |
OneStep ClearGel Electrode gel | H+H Medizinprodukte GbR, Munster, GERMANY | 154547 | |
Akzent Xe Color Anesthesia Machine | Stephan GmbH, Gackenbach, GERMANY | N/A | |
Omron M6-Comfort Blood Pressure Monitor | Omron Healthcare, Kyoto, JAPAN | N/A | |
Xenon gas (99.999% purity) | Coregas, Thomastown, VIC, AUSTRALIA | N/A | we estimate that we use approx 40 L (SATP) per participant |
Medical Nitrous Oxide | Coregas, Thomastown, VIC, AUSTRALIA | N/A | x2 G size cylinders |
Medical Oxygen | Coregas, Thomastown, VIC, AUSTRALIA | N/A | x2 G size cylinders |
Medical Air | Coregas, Thomastown, VIC, AUSTRALIA | N/A | x2 G size cylinders |
Filter Respiratory & HMES with Capno Port Hypnobag | Medtronic, MN, USA | 352/5805 | |
Yankauer High Adult | Medtronic, MN, USA | 8888-502005 | |
Quadralite EcoMask anaesthetic masks | Intersurgical Australia Pty Ltd | 7093000/7094000 | size 3 and size 4 |
Suction Canister Disp 1200 mL Medival Guardian | Cardinal Health, OH, USA | 65651-212 | |
Catheter Mount Ext 4-13 cm with 90A elbow | Medtronic, MN, USA | 330/5667 | |
Catheter IV Optiva 24g x 19 mm Yellow St Su | Smiths Medical, MN, USA | 5063-INT | |
Dexamethasone Mylan Injection Vials (4 mg/1 mL) | Alphapharm Pty Ltd, Sydney, AUSTRALIA | 400528517 | |
Ondasetron (4 mg/2 mL) | Alphapharm Pty Ltd, Sydney, AUSTRALIA | 400008857 | |
Medical resuscitation cart | The medical resuscitation cart is configured according to the suggested minimal requirements for Adult resuscitation recommended in the document "Standards for Resuscitation: Clinical Practice and Education; June 2014) by the Australian and New Zealand Resuscitation councils and specifically endorsed by multiple professional health care organizations including the Australian and New Zealand College of Anaesthetists. It includes all the necessary airway and circulatory equipment, as well as the associated pharmacuetical agents to enable full cardio-respiratory resuscitation and support in a non-clinical environment. Full details can be found at https://resus.org.au/standards-for-resuscitation-clinical-practice-and-education/ | ||
Maxfilter Version 2.2 | Elekta Oy, Stockholm, SWEDEN | N/A | Data analysis software provided with Elekta's Neuromag TRIUX MEG system |