Нейробиологи выяснили, как анестезия «выключает» сознание

Анестетики активно применяются в медицине, но почему именно они лишают пациента сознания, до конца известно не было. Авторы одних исследований предполагали, что дело в чрезмерной стабилизации мозга, из-за которой он перестает реагировать на раздражители. В других работах утверждалось, что препараты, наоборот, заметно повышают его возбудимость и вводят в состояние хаоса, «отключающее» сознание.

Противоречивость результатов была связана прежде всего с нехваткой методов, которые позволили бы точно измерить динамическую стабильность мозга. Так называют состояние, при котором нейроны обладают достаточной возбудимостью, чтобы реагировать на новые сигналы, но при этом мозг способен быстро восстановить контроль и предотвратить их чрезмерное возбуждение.

Исследователи из Массачусетского технологического института в США использовали новую методику анализа нейронной активности и изучили, как воздействует на мозг анестетик пропофол. Выяснилось, что препарат парадоксальным образом не стабилизирует нейронную сеть или подавляет ее активность, а, наоборот, дестабилизирует. Соответствующую научную статью опубликовал журнал Neuron.

«Мозгу приходится балансировать на грани между возбудимостью и хаосом. Он должен быть достаточно возбудимым, чтобы его нейроны могли влиять друг на друга, но если он становится слишком возбудимым, то в нем начинается хаос. Пропофол, по-видимому, нарушает механизмы, которые поддерживают работу мозга в этом узком диапазоне», — пояснили авторы исследования.

Ученые проанализировали, как функционировал мозг лабораторных животных в течение часа после введения пропофола, когда они постепенно теряли сознание. Активность фиксировалась в четырех областях мозга, которые отвечают за зрение, обработку звука, пространственное восприятие и исполнительную функцию.

В норме, когда организм бодрствует, нейронная активность резко возрастает после любого воздействия, а затем возвращается на исходный уровень. Однако под действием пропофола мозгу понадобилось больше времени, чтобы вернуться в «точку А». Этот эффект постепенно становился все более и более выраженным, пока животные не теряли сознание. Ученые сделали вывод, что анестетик приводит к нарастанию нестабильности:

«Этот парадоксальный эффект, при котором усиление торможения дестабилизирует сеть, а не подавляет или стабилизирует ее, возникает из-за растормаживания. Когда пропофол усиливает торможение, оно подавляет другие тормозные нейроны, и в результате общая активность мозга повышается».

Ученые предполагают, что другие анестезирующие препараты, которые воздействуют на разные типы нейронов и рецепторов, могут оказывать тот же эффект, что и пропофол, но с помощью неодинаковых механизмов. Если дальнейшие исследования подтвердят эту гипотезу, медики смогут научиться точнее подбирать анестезию для каждого пациента и сделать общий наркоз безопаснее для организма.