В операционных и отделениях интенсивной терапии больниц пропофол является препаратом выбора, широко применяемым для седации пациентов с целью обеспечения их комфорта или введения их в полное бессознательное состояние при проведении инвазивных процедур.

Пропофол действует быстро и хорошо переносится большинством пациентов, если его вводит анестезиолог. Но что происходит внутри мозга, когда пациенты находятся под воздействием, и что это говорит о самом сознании?

Исследователи из Мичиганского университета, изучающие природу сознания, успешно использовали препарат для выявления сложной геометрии мозга, лежащей в основе бессознательного состояния, что позволило им по-новому взглянуть на структуры мозга, которые традиционно было трудно изучать.

«Сознание было предметом изучения с разных точек зрения, и понимание нейробиологических основ сознания имеет важное значение для множества медицинских дисциплин, таких как неврология, психиатрия и анестезиология», — сказал Цзыруй Хуан, доктор философии, доцент кафедры анестезиологии Медицинской школы UM.

На сегодняшний день исследователи спорят о том, как анестетики подавляют сознание. В частности, находится ли место действия в первую очередь в таламусе, яйцевидной структуре глубоко внутри мозга, которая получает информацию от того, что мы видим, осязаем и слышим, или в коре головного мозга , которая обрабатывает эту информацию сложными способами.

Исследование , опубликованное в журнале Nature Communications под руководством Хуанга, Джорджа Машура, доктора медицины, доктора философии и Энтони Г. Худетца, доктора философии, из Центра науки о сознании UM, впервые описывает на людях, как связи между клетками мозга в этих двух важных областях изменяются под действием пропофола. Статья называется «Пропофол нарушает функциональную архитектуру ядра-матрицы таламуса у людей».

У здоровых добровольцев они картировали изменения в архитектуре мозга до, во время и после седации пропофолом, руководствуясь функциональной магнитно-резонансной томографией (фМРТ). Это позволило им контролировать приток крови к областям мозга, когда участники исследования входили и выходили из бессознательного состояния.

Хуан объяснил, что в исходном состоянии таламус имеет сбалансированный уровень активности как специфических ядер (скоплений клеток мозга), которые посылают сенсорную информацию в строго определенные области коры (это называется унимодальной обработкой), так и неспецифических ядер, которые посылают информацию более диффузно по всему верхнему слою коры (это называется трансмодальной обработкой).

Команда обнаружила, что в условиях глубокой седации таламус продемонстрировал резкое снижение активности в кластерах клеток мозга, ответственных за трансмодальную обработку, что привело к доминирующему унимодальному паттерну — это говорит о том, что хотя сенсорные входы все ещё принимаются, их интеграция отсутствует.

«В этой области уже более двух десятилетий изучаются эффекты анестезии в таламусе и коре головного мозга. Я считаю, что это исследование значительно продвинет нейробиологию», — сказал Джордж Машур, доктор медицины, доктор философии, профессор анестезиологии и фармакологии и основатель Центра науки о сознании при Мичиганском университете.

Затем они обнаружили конкретные типы клеток, которые сыграли роль в переходе в бессознательное состояние, и их связь с изменением таламической обработки. Таламус содержит по крайней мере два различных типа клеток, сказал Хуан, клетки ядра и матричные клетки.

«Теперь у нас есть убедительные доказательства того, что обширные связи клеток таламического матрикса с корой головного мозга высшего порядка имеют решающее значение для сознания», — говорит Худец, профессор анестезиологии в Мичиганском университете и нынешний директор Центра науки о сознании.

Если представить себе, что кора головного мозга имеет слоистую структуру, как луковица, то клетки ядра соединяются с нижними слоями, а клетки матрикса соединяются с верхними слоями более распределенным образом.

Измеряя сигнатуры экспрессии мРНК — как идентификационные значки для клеток — они смогли увидеть, что нарушение активности матричных клеток играет большую роль в переходе к бессознательному состоянию, чем ядерных клеток. Дополнительным сюрпризом стало то, что ГАМК, основной ингибирующий трансмиттер в мозге, который обычно считается ключевым для действия пропофола, по-видимому, не играл столь заметной роли, как ожидалось.

«Результаты показывают, что потеря сознания во время глубокой седации в первую очередь связана с функциональным нарушением матричных клеток, распределенных по всему таламусу», — сказал Хуан.

Мастер пера, обрабатывает новостную ленту.