PNAS首次揭秘全身麻醉分子機制

　　對于神秘的無意識神經科學，科學家們知之甚少，近期的一項研究也許能令我們更接近于真相――通過嵌入人類患者大腦中的電極，記錄下常用全身麻醉精確瞬間的腦電波，研究人員發現了從快速密集的大腦活動，向緩慢不協調腦波轉變的開啟神經活動。這一研究成果公布在10月5日的《美國國家科學院院刊》(PNAS)雜志上。

　　比利時國家科研基金的Mélanie Boly (未參與該項研究)對此評價道，這項研究證明了大腦中意識和協調溝通之間存在關聯，“當仔細觀察(神經)網絡中的微細動態時，就會看到這種緩慢振蕩會擾亂大腦的連接”――這種變化似乎是瞬間會消失，并且這些振蕩可能有一天能被用于臨床上監控病人在麻醉后的無意識狀態。

　　在這項研究中，研究人員分析了三名將進行手術的癲癇患者神經活動，這些患者大腦中植入了電極，以便醫師們能了解引發癲癇的原因。每位患者都植入了大約30個大電極，每隔大約一厘米的距離分布在大腦外層的一個區域中，每個電極可以檢測上百萬個神經元的活性。同時患者大腦中還有包含96個微電極的4平方毫米大小的芯片，這用于檢測單個神經元的活動。

　　在患者進行電極取出的手術中，研究人員監控了這些患者在丙泊酚Propof誘導的麻醉期間，神經元和神經網絡的電生理信號，同時研究人員也讓病人通過耳機聽到一些一系列單詞，比如chair，telephone，這些錄音也會每隔幾秒播放患者自己的名字。當患者聽到他們的名字的時候，他們就會按下一個按鈕，這代表這他們仍然清醒，從而研究人員能夠精確定位何時患者失去了意識。

　　“我們知道在清醒和無意識大腦中存在很多差異，但我們不了解哪種變化是最關鍵的一個，”文章的第一作者，麻省理工學院博士后研究員Laura Lewis說，“慢振蕩會隨著意識喪失立即出現，這說明神經元啟動了一種截然不同的模式：它們通常在幾百毫秒內還能保持正常發出信號，但之后就會出幾毫秒的完全沉默，“她補充說，通常情況下神經元變化如此之快，以至于此前沒有研究模式可以區分。

　　這一結果還表明，這種慢波模式中附近神經元也同時發出了信號，而大腦不同區域的神經元卻不是同時發出信號。

　　“我們發現緩慢振蕩在不同的大腦區域出現了不同步，”文章的通訊作者，麻省理工學院神經科學家Patrick Purdon說， “當大腦的一個區域上神經元發出信號，另一個基本上會保持沉默，這意味著大腦作為一個整體，不能進行遠程通信，也就是說這是一種基本上意識不會太清晰的狀態。”

　　事實上，盡管有意識的經驗――包括感官，視覺，聽覺信息涉及了幾種不同的大腦區域，但卻是作為一個整體進行處理，“我們知道，初級感覺處理在麻醉后相對平靜，這說明這些信息到達了大腦，只是我們沒有感覺它。而這一研究有助于解釋這為何能阻止大腦中大規模信息集成，”來自密歇根大學醫學院的神經學家和麻醉師George Mashour 說。

　　而來自威斯康星大學的Giulio Tononi贊同上述說法，但是他也警告道，這項研究只是利用一種麻醉劑，只在一種條件下進行了分析，”對我而言，這一研究指出的是porpofol阻斷皮層間通信的機制“，其實其它研究也在不同麻醉劑的大鼠實驗中發現了這種慢振蕩，但是認為無意識過程中仍然有可能存在長距離的大腦通信，來自麻省大學醫學院的神經生物學家Nanyin Zhang說。

　　他還表示，”慢振蕩與意識喪失很好的聯系在了一起“，這表明這種模式也許能作為propofol麻醉誘導無意識的一種標記。