ЭЭГ-фМРТ-эксперименты во время индукции анестезии пропофолом

Целью данного исследования является изучение здоровых корковых и подкорковых нервных процессов во время индукции общей анестезии пропофолом, что клинически значимо при послеоперационном делирии, распространенном когнитивном расстройстве, после хирургического вмешательства у пожилых людей.

Собственные нейронные колебания в диапазоне альфа-частот (~ 8–13 Гц) можно измерить с помощью ЭЭГ, демонстрируя наибольшую мощность (т. е. амплитуду) на затылочных электродах в состоянии покоя, бодрствовании с закрытыми глазами. Под общей анестезией, особенно пропофолом, мощность этих колебаний снижается в затылочной коре, но увеличивается в лобной коре. Хотя ни точные механизмы, лежащие в основе генерации альфа-колебаний, ни их динамика под анестезией до конца не изучены, было высказано предположение, что таламус может быть ключевым игроком, модулирующим сдвиг мощности альфа-диапазона по всему мозгу.

Послеоперационный делирий (ПОД) — осложнение после хирургического вмешательства, характеризующееся острым нарушением сознания, внимания и возбуждения с колебательным течением. Это распространено в основном у пожилых пациентов, особенно у пациентов с ранее существовавшими нейрокогнитивными расстройствами, нейродегенеративными заболеваниями, а также у пациентов, перенесших сложные или неотложные процедуры. Несмотря на функциональное и экономическое бремя, которое это расстройство накладывает на пациента и систему здравоохранения (например, оно увеличивает время пребывания в больнице и риск смертности), варианты лечения и стратегии управления риском по-прежнему ограничены. Некоторые из наших предыдущих исследований и исследований других групп выявили связь между альфа-колебаниями и клиническими исходами, связанными с ПОД. Например, низкая мощность лобного альфа - как во время поддержания, так и после выхода из общей анестезии - связана с более высоким риском ПОД. Низкая мощность фронтального альфа также связана с предоперационными нейрокогнитивными нарушениями, хорошо описанным фактором риска ПОД. Биохимическая природа этой ассоциации пока неизвестна; была предложена роль холинергической системы как медиатора.

Таким образом, лучшее понимание механизмов, лежащих в основе генерации альфа-колебаний и их динамики под общей анестезией, может открыть новые возможности для диагностики и лечения ПОД.

Основываясь на наших прошлых экспериментах с ЭЭГ-фМРТ на здоровых людях, применяющих визуальную стимуляцию на альфа-частоте, исследователи показали, что (i) визуальная стимуляция с использованием ритмичного мерцающего света определенной частоты вызывает надежный ответ в затылочном мозге, который может быть измеряется с помощью ЭЭГ и функциональной резонансной магнитной томографии (фМРТ), (ii) ответ на эту стимуляцию можно оценить с помощью анализа вызванного потенциала/мощности/когерентности (ЭЭГ) или анализа функциональной связи (фМРТ) и (iii) стимуляции зрительного мерцания при /рядом с внутренней альфа-частотой субъекта, известной как «индивидуальная альфа-частота» (IAF), генерирует ответ в областях мозга за пределами затылочной коры, таких как лобные и теменные области и, что наиболее важно, в таламусе, предполагая взаимодействие с - и метод оценки - собственные альфа-колебания.

Исследователи предлагают одновременное исследование ЭЭГ-фМРТ, в котором молодым, здоровым участникам, анестезированным пропофолом, предоставляется парадигма стимуляции визуальным мерцанием на уровне IAF участника или вокруг него. Наш экспериментальный дизайн включает записи до того, как участник находится под анестезией (предварительная анестезия бодрствования) и во время трех различных концентраций анестезии (низкой, средней и глубокой). Функциональная магнитно-резонансная спектроскопия будет получена в состоянии покоя во всех состояниях. Также планируется запись бодрствования после анестезии в состоянии покоя без стимуляции. Этот подход имеет несколько преимуществ. Например, одновременное получение данных позволяет коррелировать динамику альфа-колебаний, измеренных с помощью ЭЭГ, имея при этом доступ к данным всего мозга с помощью фМРТ, включая подкорковые области, такие как таламус. Это важно для понимания взаимодействия между корковыми и подкорковыми нервными процессами, генерирующими альфа-колебания.

Кроме того, он использует тот факт, что наш метод стимуляции при IAF усиливает внутренние альфа-процессы, что потенциально может стать методом лечения, позволяющим снизить риск ПОД под анестезией. Кроме того, получив данные функциональной спектроскопии, исследователи могут обнаружить биохимические изменения в мозге во время каждого состояния. Наконец, наш экспериментальный план позволяет, во-первых, отслеживать альфа-динамику в хронологическом порядке во время индукции анестезии пропофолом, а во-вторых, получая данные после вмешательства, исследователи будут иметь немедленный контроль над контрастированием до и после анестезии.

В целях безопасности наших участников анестезия пропофолом будет титроваться до глубоких концентраций, не вызывая состояния взрывного подавления, избегая интубации и поддержки искусственного дыхания.

Это исследование представляет собой важный шаг на пути к пониманию альфа-колебательных процессов в бодрствующем и анестезированном мозге, имеющих отношение к будущей разработке потенциальных вариантов профилактики/лечения ПОД.