Исследователи выяснили, как пропофол — широко используемый анестетик — влияет на связи в мозге и вызывает потерю сознания. С помощью фМРТ они обнаружили, что под воздействием пропофола связи в таламусе нарушаются, что приводит к снижению сложной обработки информации и ограничению сенсорной интеграции.
Удивительно, но исследование показало, что ключевую роль в этом процессе играют матриксные клетки таламуса, а не ГАМК. Эти результаты дают новое понимание сознания и архитектуры мозга во время анестезии.
Пропофол является препаратом выбора в операционных залах больниц и отделениях интенсивной терапии. Он широко используется для успокоения пациентов, чтобы им было комфортно, или для приведения их в полное бессознательное состояние во время инвазивных процедур. Пропофол действует быстро и хорошо переносится большинством пациентов.
Но что происходит внутри мозга пациентов, когда их подвергают воздействию пропофола, и что это говорит о самом сознании? Исследователи из UM, изучающие природу сознания, успешно использовали этот препарат для выявления сложной геометрии мозга, лежащей в основе бессознательного состояния. Это предлагает беспрецедентный взгляд на структуры мозга, которые обычно трудно изучать.
До сих пор исследователи спорили о том, как именно анестетики подавляют сознание. Это место действия преимущественно в таламусе или в коре головного мозга? Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, впервые обрисовывает на людях, как под действием пропофола изменяются связи между клетками мозга в этих двух важных областях.
У здоровых добровольцев они картировали изменения в архитектуре мозга до, во время и после седации пропофолом под контролем фМРТ. Это позволило им контролировать приток крови к областям мозга, когда участники исследования входили и выходили из бессознательного состояния.
Команда обнаружила, что под действием глубокой седации таламус демонстрирует резкое снижение активности в кластерах клеток мозга, ответственных за трансмодальную обработку. Это приводит к доминированию унимодального паттерна, что позволяет предположить, что, хотя сенсорные сигналы всё ещё принимаются, их интеграция отсутствует.
Затем исследователи обнаружили конкретные типы клеток, которые сыграли роль в переходе в бессознательное состояние, и их связь с изменением таламической обработки. Они выяснили, что широко распространённые связи клеток таламического матрикса с корой высшего порядка имеют решающее значение для сознания.
Если представить, что кора состоит из слоёв, как луковица, то клетки ядра соединяются с нижними слоями, а клетки матрикса — с более высокими слоями более разбросанным образом. Измеряя сигнатуры экспрессии мРНК клеток, исследователи смогли увидеть, что нарушение активности клеток матрикса играет большую роль в переходе в бессознательное состояние, чем клеток ядра.
Дополнительным сюрпризом стало то, что ГАМК, основной тормозной передатчик в мозге, который обычно считается ключевым в действиях пропофола, по-видимому, не играет столь заметной роли, как ожидалось.
«Результаты показывают, что потеря сознания во время глубокой седации в первую очередь связана с функциональным нарушением матриксных клеток, распределённых по всему таламусу», — говорит один из исследователей.
