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Was passiert mit dem Gehirn, wenn es sich von Narkose erholt?
Neue Forschung veröffentlicht in der Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften untersucht, was mit dem Gehirn passiert, wenn es sich von den Auswirkungen der Betäubung erholt.
"Ich fand es immer bemerkenswert, dass sich jemand von der Anästhesie erholen kann, nicht nur, dass man mit den Augen blinzelt und herumlaufen kann, sondern man selbst ist", sagt Alexander Proekt, Gastprofessor in Don Pfaffs Labor für Neurobiologie und Verhalten in Rockefeller Universität und Anästhesist am Weill Cornell Medical College, beide in New York.
"Also, wenn du gelernt hast, am Sonntag und Montag etwas zu tun, hast du eine Operation, und du wachst auf und du weißt immer noch, wie es geht."
Fasziniert davon, wie es dem Gehirn gelingt, nach "erheblichen Störungen" wie der Anästhesie die normale Funktion schnell wiederherzustellen, wendeten sich Proekt und Kollegen der statistischen Analyse zu. Sie wollten eine Hypothese untersuchen, die besagt, dass elektrische Aktivität, sobald das Anästhetikum aus dem Körper ausgespült wird, das Gehirn allmählich zu seinen gewohnten bewussten Mustern zurückführt.
Die Ergebnisse des Teams zeigten jedoch, dass die Realität vielleicht nicht so einfach ist. "Unsere Forschung zeigt, dass die Erholung von der tiefen Anästhesie kein glatter, linearer Prozess ist", sagt Proekt.
"Es gibt dynamische" Wegstationen "oder Aktivitätszustände, die das Gehirn vorübergehend auf dem Weg zur vollständigen Genesung einnehmen muss", sagen die Forscher.
"Stattdessen gibt es dynamische" Wegstationen "oder Aktivitätszustände, die das Gehirn vorübergehend auf dem Weg zur vollständigen Genesung einnehmen muss", erklärt er und deutet darauf hin, dass diese Ergebnisse Auswirkungen darauf haben könnten, wie eine Hirnverletzung die Fähigkeit eines Menschen, das Bewusstsein wiederherzustellen, beeinträchtigen kann.
Als nächstes verabreichten Proekt und das Team an Laborratten ein gemeinsames Veterinäranästhetikum und überwachten das elektrische Potenzial außerhalb von Neuronen - auch bekannt als lokale Feldpotentiale (LFPs) - in den Gehirnen der Ratten, als sie sich erholten.
Die von den Forschern überwachten LFPs wurden in Regionen des Gehirns beobachtet, die in früheren elektrophysiologischen und pharmakologischen Studien mit Wachheit und Anästhesie assoziiert waren.
Das Gehirn - bei Menschen und Ratten - erzeugt eine elektrische Spannung, die langsam oszilliert, wenn das Subjekt schläft, und schneller, wenn es wach ist.
Durch die Untersuchung von Mustern dieser Oszillationen im Gehirn der Ratten versuchten die Forscher zu verstehen, wie sich die elektrische Aktivität in verschiedenen Hirnregionen veränderte, als sich die Ratten von den Wirkungen des Anästhetikums erholten.
Co-Autor Andrew Hudson, jetzt Assistenzprofessor für Anästhesiologie an der Universität von Kalifornien, Los Angeles, beschreibt, was das Team gefunden hat:
"Aufzeichnungen von jedem Tier, die mit bestimmten Merkmalen auftraten, die spontan auftauchten, was darauf hindeutet, dass ihre Gehirnaktivität abrupt durch bestimmte Zustände wechselte. Wir analysierten die Wahrscheinlichkeit, dass ein Gehirn von einem Zustand in einen anderen springt, und wir fanden heraus, dass bestimmte Zustände als Knoten fungieren das Gehirn muss gehen, um seinen Weg zum Bewusstsein fortzusetzen. "
Hudson erklärt, dass es eine intrinsische Art gibt, in der das unbewusste Gehirn das Bewusstsein wiedererlangt. "Die Anästhesie ist nur ein Werkzeug, um die Gehirnaktivität auf eine Weise zu reduzieren, die wir kontrollieren können", sagt er.
Das Team ist auch daran interessiert zu verstehen, was mit Gehirnaktivität in Komas, Gehirnverletzungen und neurologischen Erkrankungen passiert, aber da die Störung des Bewusstseins in diesen Szenarien nicht kontrolliert werden kann, sind sie viel schwieriger zu untersuchen.
Die Co-Autorin und wissenschaftliche Mitarbeiterin Diany Paola Calderon spekuliert, dass in diesen Szenarien "vielleicht ein Pfad heruntergefahren ist oder eine Gehirnstruktur, die für das volle Bewusstsein entscheidend war, nicht mehr funktioniert".
Calderon ist der Ansicht, dass die Ergebnisse dieser Studie Anhaltspunkte dafür liefern könnten, wie sich das Gehirn von diesen Störungen erholen könnte.
"Wir wissen es noch nicht, aber unsere Ergebnisse weisen auf die Möglichkeit hin, dass jemand unter bestimmten Umständen theoretisch in der Lage ist, ins Bewusstsein zurückzukehren, aber aufgrund der Unfähigkeit, durch die von uns identifizierten Hubs zu gelangen, nicht in der Lage ist navigiere den Weg zurück. "
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