(Boris SV/Moment/Getty Images) Das weit verbreitete Anästhetikum Propofol hat einen dramatischen Effekt auf die oszillierenden Wellen, die durch das Gehirn zirkulieren, wie eine neue Primatenstudie zeigt – wichtige Erkenntnisse, um mehr über unseren Körper unter Narkose zu verstehen und sicherzustellen, dass die Anwendung sicher bleibt.
Wenn wir bei Bewusstsein sind, wird das Gehirn von höherfrequenten Wellen (Betawellen) dominiert – aber unter dem Einfluss einer Propofol-basierten Vollnarkose scheinen sehr langsame Wanderwellen (Deltawellen) viel häufiger vorzukommen.
Beim Durchqueren der Hirnrinde – der äußersten Schicht des Gehirngewebes – bewegen sich diese Wellen nicht mehr in alle möglichen Richtungen, sondern zeigen alle in die gleiche Richtung. Einige Betawellen existieren noch, aber auch in kleinen Taschen, die nicht von Deltawellen bedeckt sind.
„Die Rhythmen, die wir mit höherer Kognition assoziieren, werden durch Propofol drastisch verändert.“ sagt der Neurowissenschaftler Earl Miller , vom Massachusetts Institute of Technology (MIT).
„Die im Wachzustand beobachteten Beta-Wanderwellen werden beiseite geschoben und durch Delta-Wanderwellen umgeleitet, die durch das Anästhetikum verändert und stärker gemacht wurden.“ „Die Deltas kommen durch wie ein Bulle im Porzellanladen.“
Die Wissenschaftler vergleichen das wache Gehirn mit einem Meer, das mit Wellen aller Formen und Größen rollt und dann durch die Ankunft eines Ozeandampfers abgeflacht wird. Das ist offenbar die Art von Wirkung, die Propofol mit sich bringt Bewusstsein wie Wellen auf einem Ozean.
Ein weiteres wichtiges Ergebnis ist, dass sich die unter Narkose beobachtete Gehirnaktivität deutlich von der unter Schlafeinfluss unterscheidet. Im Schlaf rotieren die Deltawellen, vielleicht um Erinnerungen zu festigen; hier sind sie abgeflacht.
Die Ergebnisse basieren auf einer Analyse von Gehirnscans zweier Makakenaffen. Die Studie ist eine der ersten, die Probanden während des gesamten Prozesses des Bewusstseinsverlusts und der Wiedererlangung des Bewusstseins von Anfang bis Ende verfolgt.
Es ist wichtig zu sehen, wie sich die Wanderwellen bei denselben Probanden verändern, wenn sie vom Wachzustand in den Narkosezustand und wieder zurück wechseln. Die Studie baut auf einer frühere Analyse der gleichen Daten, die letztes Jahr veröffentlicht wurden.
„Wir haben kontinuierlich überwacht, wie sich diese Wellen verhielten, wenn die Tiere im Wachzustand waren, und wie sie sich dann veränderten, wenn es zu Bewusstlosigkeit kam, und dann noch einmal, als es zu Bewusstlosigkeit kam – alles bei denselben Tieren, kontinuierlich.“ experimentelle Sitzung,' sagt der Computerbiologe Sayak Bhattacharya , also from MIT.
„Dadurch konnten wir in Echtzeit untersuchen, wie die Nervenbahnen, die die Wellen erzeugen, verändert wurden.“
Als die Affen das Bewusstsein wiedererlangten, normalisierten sich ihre Gehirnwellenmuster wieder. Dies deutet stark auf einen Zusammenhang zwischen den Aktivitätsverschiebungen und der Anwendung des Propofol-Anästhetikums hin.
Während Wissenschaftler nicht ganz sicher sind, was Gehirnwellen tun, wenn sie umherwandern, wird angenommen, dass sie eine Reihe wichtiger Funktionen im Hinblick auf die Koordinierung der Gehirnaktivität erfüllen: Informationen im Gedächtnis behalten Zum Beispiel die Zeit messen und die Welt um uns herum wahrnehmen.
All das verschwindet, wenn das Gehirn betäubt wird, und es scheint, dass der Zusammenbruch der Betawellen zu einem Bewusstseinsverlust führt. Wissenschaftler erforschen immer noch, wie verschiedene Anästhetika auf unterschiedliche Weise auf das Gehirn wirken können.
„Die von Propofol erzeugten Wanderwellen helfen uns zu verstehen, dass es viele dynamische Phänomene gibt, die Anästhetika hervorrufen, die zu veränderten Erregungszuständen wie Bewusstlosigkeit beitragen können.“ sagt der Neurowissenschaftler Emery Brown , from MIT.
„Es ist daher unvernünftig zu glauben, dass es für alle Anästhetika einen einzigen Wirkmechanismus gibt.“
Die Forschung wurde im veröffentlicht Zeitschrift für kognitive Neurowissenschaften .