프로포폴을 이용한 마취 유도 중 EEG-fMRI 실험

본 연구는 노인의 수술 후 흔한 인지 장애인 수술 후 섬망과 임상적으로 관련이 있는 프로포폴을 이용한 전신 마취 유도 시 건강한 피질 및 피질하 신경 과정을 조사하는 것을 목표로 합니다.

알파 주파수 대역(~8-13Hz) 내의 내재적 신경 진동은 EEG로 측정할 수 있으며, 눈을 감고 있는 각성 휴식 상태 동안 후두 전극에서 가장 높은 전력(즉, 진폭)을 보여줍니다. 전신 마취, 특히 프로포폴을 사용하는 경우 이러한 진동의 힘은 후두엽 피질에서는 감소하지만 전두엽 피질에서는 증가합니다. 알파 진동 생성의 기본 메커니즘이나 마취 하에서의 역학은 완전히 이해되지 않았지만, 시상은 뇌 전반에 걸쳐 알파 밴드 전력의 이동을 조절하는 핵심 역할을 할 수 있다고 제안되었습니다.

수술 후 섬망(POD)은 변동하는 진화와 함께 의식, 주의력 및 각성의 급성 손상을 특징으로 하는 수술 후 합병증입니다. 이는 주로 노인 환자, 특히 기존의 신경인지 장애, 신경퇴행성 질환이 있는 환자, 복잡하거나 응급 시술을 받고 있는 환자에게 널리 나타납니다. 이 장애가 환자와 의료 시스템에 가하는 기능적, 경제적 부담에도 불구하고(예: 입원 기간 및 사망 위험 증가), 치료 옵션 및 위험 관리 전략은 여전히 ​​제한적입니다. 이전 연구 중 일부와 다른 그룹의 연구에서는 POD와 관련된 알파 진동과 임상 결과 사이의 연관성을 강조했습니다. 예를 들어, 유지 관리 및 전신 마취에서 벗어나는 동안 낮은 전두엽 알파 전력은 POD 위험이 더 높은 것과 관련이 있습니다. 낮은 전두엽 알파파워는 POD의 잘 설명된 위험 요소인 수술 전 신경인지 장애와도 관련이 있습니다. 이 연관성의 생화학적 특성은 아직 알려져 있지 않습니다. 중재자로서 콜린성 시스템의 역할이 제안되었습니다.

따라서 알파 진동 생성의 기본 메커니즘과 전신 마취 하에서의 역학에 대한 더 나은 이해는 POD에 대한 진단 및 치료 옵션에 대한 새로운 문을 열 수 있습니다.

알파 주파수에서 시각적 자극을 적용한 건강한 피험자를 대상으로 한 과거 EEG-fMRI 실험을 바탕으로 연구자들은 (i) 특정 주파수에서 리드미컬하게 깜박이는 빛을 사용하는 시각적 자극이 후두엽 뇌에서 신뢰할 수 있는 반응을 불러일으킨다는 사실을 보여주었습니다. EEG 및 기능적 공명 자기 영상(fMRI)으로 측정한 경우, (ii) 이 자극에 대한 반응은 유발 전위/전력/일관성 분석(EEG) 또는 기능적 연결 분석(fMRI)을 통해 평가할 수 있으며, (iii) 시각적 깜박임 자극을 통해 평가할 수 있습니다. /'개별 알파 주파수'(IAF)로 알려진 피험자의 내재 알파 주파수 근처에서는 전두엽과 두정엽 영역, 그리고 가장 중요하게는 시상과 같은 후두엽 피질 너머의 뇌 영역 내에서 반응을 생성하며 다음과의 상호 작용을 암시합니다. 및 평가 방법 - 고유 알파 진동.

연구자들은 프로포폴로 마취된 젊고 건강한 참가자에게 참가자의 IAF 주변에서 시각적 깜박임 자극 패러다임이 제시되는 동시 EEG-fMRI 연구를 제안합니다. 우리의 실험 설계에는 참가자가 마취되기 전(마취 전 각성)과 세 가지 다른 마취 농도(낮음, 중간, 깊은) 동안의 녹음이 포함됩니다. 기능성 자기공명 분광법은 모든 상태에 걸쳐 휴식 상태에서 획득됩니다. 자극 없이 휴식 상태에서 마취 후 각성 기록도 계획되어 있습니다. 이 접근 방식에는 몇 가지 장점이 있습니다. 예를 들어, 동시 획득을 통해 시상과 같은 피질하 영역을 포함하여 fMRI를 통해 전체 뇌 해상도에 액세스하면서 EEG로 측정된 알파 진동의 역학을 상호 연관시키는 것이 가능합니다. 이는 알파 진동을 생성하는 피질 및 피질하 신경 과정 사이의 상호 작용을 이해하는 것과 관련이 있습니다.

또한 IAF에서의 자극 방식이 내재적 알파 과정을 향상시켜 잠재적으로 마취 하에서 POD의 위험을 줄이는 치료법이 될 수 있다는 사실을 활용합니다. 또한 기능적 분광학 데이터를 획득함으로써 연구자는 각 상태 동안 뇌의 생화학적 변화를 감지할 수 있습니다. 마지막으로, 우리의 실험 설계는 첫째, 프로포폴 마취 유도 동안 알파 역학의 연대순 추적을 가능하게 하고, 둘째, 개입 후 데이터를 획득함으로써 연구자는 마취 전후의 대비를 즉각적으로 제어할 수 있습니다.

참가자의 안전을 위해 프로포폴 마취는 삽관 및 인공 호흡 지원을 피하면서 폭발적인 억제 상태를 유발하지 않고 깊은 농도까지 적정됩니다.

이 연구는 POD에 대한 잠재적인 예방/치료 옵션의 향후 개발과 관련된 깨어 있고 마취된 뇌의 알파 진동 과정을 이해하는 데 필수적인 단계를 나타냅니다.