Šta se dešava u mozgu pod opštom anestezijom – naučnici otkrili obrazac star 700 miliona godina

Svakog dana hiljade ljudi dobijaju opštu anesteziju kao rutinski deo hirurških zahvata.

Još od prve javne demonstracije operacije pod opštom anestezijom 1846. godine, ovi lekovi omogućavaju lekarima da izvode operacije koje spasavaju živote, a koje bi bez njih bile nemoguće.

Ipak, još ne razumemo u potpunosti kako nas tačno uvode u stanje bez svesti, a da pritom u potpunosti ne isključe naš mozak.

Nova studija, objavljena u časopisu Nature Neuroscience, približava nas razumevanju mehanizama koji omogućavaju lekovima za opštu anesteziju da privremeno prekinu našu svest.

Istraživači su uporedili dejstvo anestezije kod različitih životinja – od crva i riba do ljudi.

Čini se da nijedno živo biće nije imuno na dejstvo opšte anestezije – čak ni biljke ili paramecijumi.

To ukazuje na mogućnost da u organizmima živih bića postoji nešto univerzalno na šta ova vrsta lekova deluje.

Zajedničke neuronske osnove

Kako bi proverili tu pretpostavku, tim koji je predvodila neuronaučnica Andrea Lupi sa Univerziteta u Oksfordu ispitivao je neuronsku aktivnost šest veoma različitih vrsta životinja dok su bile budne i dok su bile pod opštom anestezijom.

„Usredsređivanje na efekte koji se dosledno javljaju kod različitih anestetika i vrsta omogućava nam da isključimo fiziološke ili metodološke faktore specifične za pojedinačni lek, vrstu ili metod snimanja i da se, umesto toga, usmerimo na moguće neuronske osnove onoga što im je zajedničko – gubitka sposobnosti reagovanja na okruženje“, pišu Lupi i njen tim.

Podaci koje su koristili poticali su od ljudi, makakija, marmozeta, miševa, zebrica i nematoda, odnosno valjkastih crva. Ako se uzme u obzir vreme kada je živeo njihov poslednji zajednički predak, te vrste predstavljaju oko 700 miliona godina evolucije.

Lekovi korišćeni za izazivanje opšte anestezije razlikovali su se u zavisnosti od vrste, ali su se u aktivnosti mozga ipak pojavili isti obrasci.

Kod sisara je neuronska aktivnost merena funkcionalnom magnetnom rezonancom – fMRI, metodom koja na osnovu protoka krvi omogućava da se proceni koji su delovi mozga aktivni tokom određenog perioda.

Zebrice i nematode genetski su modifikovane tako da njihovi aktivni neuroni bukvalno zasvetle kada u njih prodre kalcijum, što je naučnicima omogućilo neposrednije praćenje neuronske aktivnosti tih životinja.

„Ovakvim nepristrasnim pristupom, zasnovanim na podacima, identifikovali smo evolutivno očuvan dinamički profil anestezije, što pokazuje da ono što je zajedničko različitim vrstama i anesteticima nije samo reakcija u ponašanju na anesteziju – izolovanost od okruženja – već i uticaj anestezije na određene karakteristike neuronske aktivnosti“, navode Lupi i njene kolege.

Haotičnija neuronska aktivnost

Kod svih ispitivanih vrsta, aktivnost različitih delova mozga postala je manje usklađena pod anestezijom. To ukazuje da su ti delovi mozga i dalje funkcionisali, ali da su međusobno komunicirali znatno manje nego u budnom stanju.

Neuronska aktivnost je vremenom postajala i haotičnija, a čini se da anestezija „izaziva narušavanje odnosa između prošlosti i budućnosti neuronske aktivnosti“, objašnjavaju autori.

Kada smo budni, aktivnost našeg mozga obično prati određene sekvence. Pod anestezijom se ti predvidljivi obrasci raspadaju.

Prema rečima anesteziologa Džordža Mašura i Ziruija Huanga, koji nisu učestvovali u istraživanju, ali su napisali prateći tekst u rubrici News and Views časopisa Nature Neuroscience, verovatnoća da se ove ključne razlike u aktivnosti mozga kod svih šest vrsta pojave sasvim slučajno „izuzetno je mala“.

Prostorno-vremenska izolacija

„Ovi rezultati pružaju ubedljive dokaze u prilog postojanju zajedničkog krajnjeg mehanizma anestezije – prostorno-vremenske izolacije lokalne neuronske aktivnosti, pri kojoj pojedinačna neuronska kola gube sposobnost da održavaju, prenose i integrišu informacije kroz vreme i prostor“, pišu Mašur i Huang.

„Tokom anestezije svest se narušava ne zato što se mozak 'isključuje', već zato što njegova aktivnost postaje vremenski i prostorno fragmentisana.“

Pošto ovaj mehanizam gubitka svesti nije zajednički samo ljudima već i životinjama koje su od nas evolutivno udaljene poput riba i valjkastih crva, rezultati istraživanja mogli bi da imaju značaj i za šire razumevanje svesti kod životinja.