大脑区域,使麻醉深度的“睡眠”

“我们的大脑可以被认为是一个完整的足球体育场当我们清醒时,“解释Nikoloz Sirmpilatze,科学家在功能成像单元和该研究的第一作者。“我们活跃的神经元就像成千上万的观众都说。然而,在麻醉下,神经元活动同步。你可以测量这个活动使用脑电图作为统一的波浪,好像所有观众的体育场是唱同一首歌。在深麻醉,这首歌是多次打断了沉默的时期。这叫做burst-suppression。越深麻醉,统一活动的阶段,越短的破裂,并周期性地重复出现的活动阶段的时间越长,所谓的一种”。

这种现象是由许多不同的麻醉药,其中一些不同的作用机制。burst-suppression也昏迷患者的检测。然而,目前尚不清楚这种情况是保护大脑的反应或功能受损的标志。目前还不清楚在大脑burst-suppression发生以及哪些脑区参与其中,仅靠脑电图定位是不可能的。

要回答这个问题,Nikoloz Sirmpilatze和研究员的团队使用功能磁共振成像的成像技术。方法使脑血流量变化明显。活动的增加神经元在大脑的特定区域会增加新陈代谢,其次是增加血液和氧气供应在这个位置,最终在fMRI的形象。

在第一部分的研究中,研究人员建立了一个系统来评估功能磁共振成像数据在人类,猴子和啮齿动物以标准化的方式使用相同的方法。要做到这一点,他们从麻醉病人使用同时测量脑电图和fMRI数据生成的之前在慕尼黑工业大学进行研究。“我们第一次看到burst-suppression检测到是否在脑电图也可见fMRI数据和是否显示一个特定的模式,“说Nikoloz Sirmpilatze。“在此基础上,我们开发了一种新的算法,允许使用fMRI检测实验动物burst-suppression事件,没有额外的脑电图测量。”

然后研究人员进行功能磁共振成像测量在麻醉长尾猕猴,普通狨猴和大鼠。在所有的动物,他们能够检测和精确定位burst-suppression麻醉浓度的函数。burst-suppression的空间分布显示,在人类和猴子的物种,某些感官领域,如视觉皮层,被排除在外。相比之下,在老鼠,整个大脑皮层受到burst-suppression的影响。

“目前,我们只能推测的原因,“说Nikoloz Sirmpilatze,他被授予2021年德国灵长类动物研究中心的博士论文奖。“灵长类动物东方自己主要通过视觉。因此,视觉皮层是一个高度专业化的地区,不同于其他大脑区域的特殊细胞类型和结构。在大鼠,这并非如此。在未来的研究中,我们将调查究竟发生在这些区域麻醉最终理解为什么burst-suppression不是和fMRI检测那里。”

负责人苏珊Boretius功能成像单元和该研究的资深作者补充说:“这项研究不仅提出了一个问题:在多大程度上啮齿动物模型是适合人类大脑的许多领域的研究,特别是麻醉,但结果也有许多影响神经科学和神经网络的进化。”

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