بیهوشی به شدت حرکت امواج مغزی را منحرف می کند

مغز خودآگاه را دریائی تصور کنید که با برخورد و پراکندگی امواج با اندازه‌ها و اشکال مختلف در حال چرخش است و در جهات مختلف در حال چرخش است. حال تصور کنید که یک کشتی اقیانوس پیمای چوبی را از بین می برد و هر چیزی را که پشت سر می گذرد با موج قدرتمند و فراقش صاف می کند. یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که بی‌هوشی ناشی از داروی رایج پروپوفول چیزی شبیه به آن اثر استعاری بر امواج مغزی با فرکانس بالاتر دارد، به نظر می‌رسد که آنها را کنار می‌کشد و به عنوان یک نتیجه ظاهری، هوشیاری را نیز از بین می‌برد.

به بیانی عامیانه تر، مطالعه در مجله علوم اعصاب شناختی توسط دانشمندان MIT در موسسه یادگیری و حافظه Picower نشان می دهد که پروپوفول به طور قابل توجهی نحوه حرکت فرکانس های مختلف امواج مغزی در سطح مغز یا قشر مغز را تغییر می دهد. در حالی که مغزهای آگاه ترکیبی از امواج با فرکانس های مختلف را نشان می دهند که در جهات مختلف می چرخند یا مستقیما حرکت می کنند، مغزهای تحت بیهوشی پروپوفول تحت سلطه امواج “دلتا” قدرتمند و بسیار کم فرکانس قرار می گیرند که به جای چرخش آهسته در اطراف نقاط مرکزی، مستقیماً در جهت های مخالف به بیرون می چرخند. آنها در حین هوشیاری انجام می دهند. در همین حال، امواج “بتا” با فرکانس بالاتر، کمتر و ساختار نامنظم‌تری داشتند و تنها در جهت‌هایی حرکت می‌کردند که تحت سلطه امواج دلتا نیستند.

فرض بر این است که امواج مسافرتی بسیاری از عملکردهای مهم را انجام می دهند زیرا فعالیت سلول های مغز را در مناطقی از مغز که پوشش می دهند هماهنگ می کنند. اینها شامل خواندن اطلاعات از حافظه و نگه داشتن آن در آنجا در حالی که منتظر استفاده در شناخت است. آنها همچنین ممکن است به درک کمک کنند و به عنوان وسیله ای برای حفظ زمان در مغز عمل کنند. Earl K. Miller، نویسنده ارشد، استاد علوم اعصاب Picower در بخش مغز و علوم شناختی MIT، گفت: بنابراین، یافته‌ها نشان می‌دهد که بیهوشی چگونه عمیقاً وضعیت مغز را تغییر می‌دهد، زیرا باعث ایجاد و حفظ بیهوشی می‌شود.

میلر می گوید: «ریتم هایی که ما با شناخت بالاتر مرتبط می کنیم به شدت توسط پروپوفول تغییر می کند. امواج بتا که در هنگام بیداری دیده می شوند به کناری رانده می شوند و توسط امواج سیار دلتا که توسط ماده بیهوشی تغییر یافته و قدرتمندتر شده اند هدایت می شوند.

Emery N. Brown یکی از نویسندگان ارشد این پژوهش گفت که یافته ها نشان می دهد که راه های زیادی وجود دارد که داروهای بیهوشی می توانند روی مغز اثر بگذارند.

براون، متخصص بیهوشی در بیمارستان عمومی ماساچوست و ادوارد هود تاپلین، استاد علوم اعصاب و سلامت محاسباتی، می‌گوید: «امواج مسافرتی که توسط پروپوفول ایجاد می‌شود به ما کمک می‌کند تا درک کنیم که بیهوش‌کننده‌ها پدیده‌های دینامیکی زیادی ایجاد می‌کنند که می‌توانند در حالت‌های برانگیختگی تغییریافته مانند بی‌هوشی نقش داشته باشند. علوم و فناوری در MIT بنابراین غیر منطقی است که فکر کنیم یک مکانیسم عمل برای همه داروهای بیهوشی وجود دارد.

نویسنده اصلی، Sayak Bhattacharya، همکار Picower در آزمایشگاه میلر، مطالعه را با تجزیه و تحلیل مجدد مجموعه داده های ثبت شده از دو حیوان در حالی که تحت بیهوشی پروپوفول قرار می گرفتند، برای مدتی در آن حالت ماندند و سپس به هوش می آمدند، رهبری کرد. بهتاچاریا گفت که این مهم است، زیرا در حالی که امواج سفر بارها در افراد تحت بیهوشی مشاهده شده است، این مطالعه جزو اولین مطالعاتی است که آنها را در افراد در تمام طول فرآیند از دست دادن و به دست آوردن هوشیاری ردیابی می کند.

او گفت: “هیچ مطالعه ای مشاهده نکرده است که چگونه امواج سفر مستقیماً از حالت بیدار به بیهوشی و سپس به بیداری در همان آزمایش تغییر می کنند.” ما به طور مداوم نحوه رفتار این امواج را در زمانی که حیوانات در حالت بیداری بودند، و سپس نحوه تغییر آنها در هنگام از دست دادن هوشیاری و سپس دوباره زمانی که بهبودی هوشیاری رخ داد – همه در همان حیوانات، به طور مداوم تحت نظر داشتند. جلسه آزمایشی. این به ما امکان داد در زمان واقعی چگونگی تغییر مسیرهای عصبی که امواج را تولید می کنند، کشف کنیم.”

اولین تجزیه و تحلیل آزمایشگاه از مجموعه داده‌ها، که در سال 2021 منتشر شد، یک تغییر عمیق به سمت امواج دلتا را ثبت کرد، اما ماهیت سفر امواج را اندازه‌گیری نکرد.

در تحلیل جدید، بهتاچاریا و همکارانش تغییرات قابل توجهی را نه تنها از نظر فرکانس، بلکه جهت موج، سرعت، سازماندهی ساختاری و شکل مسطح در مقابل چرخش یافتند.

نویسندگان نوشتند: امواج دلتا با فرکانس آهسته (~ 1 هرتز) افزایش یافت در حالی که امواج با فرکانس بالاتر (8-30 هرتز) کاهش یافت. امواج دلتای آهسته سرعت گرفتند و از نظر فضایی سازمان‌دهی شدند. آنها مسطح‌تر شدند (و کمتر چرخش داشتند) و امواج آینه‌ای که در جهت مخالف حرکت می‌کردند افزایش یافتند. امواج با فرکانس بالاتر پس از از دست دادن هوشیاری، علیرغم افزایش یافتن، کاهش و ساختار خود را از دست دادند [wave] قدرت، و ترجیحاً در جهت هایی جریان داشت که امواج آهسته دلتا کمتر فراوان بودند.”

پس از اینکه حیوانات به هوش آمدند، الگوهای امواج آنها همگی به جایی که قبل از تجویز پروپوفول بودند بازگشتند. بهتاچاریا گفت که ارتباط واضح بین این دو رژیم (بتا بدون محدودیت قبل یا بعد از بیهوشی در مقابل تسلط دلتا در طول بیهوشی) و وضعیت هوشیاری قویاً یک ارتباط را نشان می دهد.

او گفت: “ما فرض می کنیم که شکست شدید امواج بتا و تغییر جهت آنها می تواند به از دست دادن هوشیاری تحت بیهوشی پروپوفول کمک کند.”

نکته قابل توجه، یافته های این مطالعه روش مهمی را نشان می دهد که در آن بیهوشی با خواب متفاوت است (این یک تصور غلط رایج است که دو حالت بیهوشی مشابه هستند). در خواب معمولی، امواج دلتا در یک الگوی چرخشی حرکت می‌کنند که ممکن است زمان‌بندی را ایجاد کند که “پلاستی وابسته به زمان سنبله” مورد نیاز برای تثبیت خاطرات تجربیات انباشته شده در طول روز را القا کند. با این حال، تحت پروپوفول، امواج دلتا به جای چرخش، مسطح می شوند و این مکانیسم کمک به حافظه را مختل می کند و مغز را از یک عملکرد کلیدی خواب محروم می کند.