
Genel anestezide sıklıkla kullanılan bir ilaç olan propofol, beynin stabilite ve uyarılabilirlik arasındaki normal dengesini bozuyor.
Anestezistlerin hastalarda bilinç kaybı yaratmak için kullanabilecekleri birçok ilaç vardır. Bu ilaçların beynin bilincini nasıl kaybettiği uzun zamandır sorulan bir sorudur, ancak MIT nörobilimcileri artık bu soruyu yaygın olarak kullanılan bir anestezi ilacı için yanıtladı.
Nöron aktivitesini analiz etmek için yeni bir teknik kullanan araştırmacılar, propofol ilacının beynin stabilite ve uyarılabilirlik arasındaki normal dengesini bozarak bilinç kaybına neden olduğunu keşfettiler. İlaç, beyin bilincini kaybedene kadar beyin aktivitesinin giderek daha dengesiz hale gelmesine neden olur.
“Beyin, uyarılabilirlik ve kaos arasındaki bu bıçak sırtında çalışmak zorundadır. Nöronlarının birbirini etkilemesi için yeterince uyarılabilir olması gerekir, ancak çok fazla uyarılabilir hale gelirse kaosa sürüklenir. Propofol, beyni bu dar çalışma aralığında tutan mekanizmaları bozuyor gibi görünüyor,” diyor MIT’nin Picower Öğrenme ve Bellek Enstitüsü üyesi ve Picower Nörobilim Profesörü Earl K. Miller.
Bugün Neuron’da bildirilen yeni bulgular , araştırmacıların genel anestezi altındaki hastaları izlemek için daha iyi araçlar geliştirmesine yardımcı olabilir.
Miller ve beyin ve bilişsel bilimler profesörü, K. Lisa Yang Bütünleşik Hesaplamalı Sinirbilim Merkezi (ICoN) müdürü ve MIT McGovern Beyin Araştırmaları Enstitüsü üyesi Ila Fiete, yeni çalışmanın kıdemli yazarlarıdır. MIT lisansüstü öğrencisi Adam Eisen ve MIT doktora sonrası araştırmacısı Leo Kozachkov ise makalenin baş yazarlarıdır.
Bilincini kaybetmek
Propofol, beyindeki GABA reseptörlerine bağlanan ve bu reseptörlere sahip nöronları inhibe eden bir ilaçtır. Diğer anestezi ilaçları farklı reseptör tipleri üzerinde etki eder ve tüm bu ilaçların bilinç kaybına nasıl yol açtığının mekanizması tam olarak anlaşılmamıştır.
Miller, Fiete ve öğrencileri, propofolün ve muhtemelen diğer anestezi ilaçlarının “dinamik stabilite” olarak bilinen bir beyin durumuna müdahale ettiği hipotezini ortaya attılar. Bu durumda, nöronlar yeni girdiye yanıt vermek için yeterli uyarılabilirliğe sahiptir, ancak beyin kontrolü hızla yeniden kazanabilir ve aşırı uyarılmalarını önleyebilir.
Anestezi ilaçlarının bu dengeyi nasıl etkilediğine dair önceki çalışmalar çelişkili sonuçlar bulmuştur: Bazıları anestezi sırasında beynin çok sabit ve tepkisiz hale gelmeye doğru kaydığını ve bunun da bilinç kaybına yol açtığını öne sürmüştür. Diğerleri beynin çok uyarılabilir hale geldiğini ve bunun da bilinç kaybına yol açan kaotik bir duruma yol açtığını bulmuştur.
Bu çelişkili sonuçların bir nedeni de beyindeki dinamik stabiliteyi doğru bir şekilde ölçmenin zor olmasıdır. Bilinç kaybolduğunda dinamik stabiliteyi ölçmek, araştırmacıların bilinçsizliğin çok fazla stabiliteden mi yoksa çok az stabiliteden mi kaynaklandığını belirlemelerine yardımcı olacaktır.
Bu çalışmada araştırmacılar, bir saat boyunca propofol alan ve bu süre zarfında bilinçlerini kademeli olarak kaybeden hayvanların beyinlerinde yapılan elektriksel kayıtları analiz ettiler. Kayıtlar, görme, ses işleme, mekansal farkındalık ve yönetici işlevle ilgili olan beynin dört bölgesinde yapıldı.
Bu kayıtlar beynin genel aktivitesinin yalnızca küçük bir kısmını kapsıyordu, bu yüzden araştırmacılar bunu aşmak için gecikme yerleştirme adı verilen bir teknik kullandılar. Bu teknik araştırmacıların, her ölçümü daha önce kaydedilen ölçümlerle zenginleştirerek sınırlı ölçümlerden dinamik sistemleri karakterize etmelerine olanak tanır.
Araştırmacılar bu yöntemi kullanarak beynin sesler gibi duyusal girdilere veya sinirsel aktivitenin kendiliğinden bozulmasına nasıl tepki verdiğini nicel olarak belirleyebildiler.
Normal, uyanık durumda, herhangi bir girdiden sonra sinirsel aktivite yükselir, sonra temel aktivite seviyesine geri döner. Ancak, propofol dozajı başladıktan sonra, beynin bu girdilerden sonra temel seviyesine geri dönmesi daha uzun sürmeye başladı ve aşırı heyecanlı bir durumda kaldı. Bu etki, hayvanlar bilincini kaybedene kadar giderek daha belirgin hale geldi.
Araştırmacılar, bunun propofolün nöron aktivitesini engellemesinin artan dengesizliğe yol açarak beynin bilincini kaybetmesine neden olduğunu gösteriyor.
Daha iyi anestezi kontrolü
Araştırmacılar bu etkiyi bir hesaplama modelinde tekrarlayıp tekrarlayamayacaklarını görmek için basit bir sinir ağı oluşturdular. Ağdaki belirli düğümlerin inhibisyonunu, propofolün beyinde yaptığı gibi artırdıklarında, ağ aktivitesi araştırmacıların propofol alan hayvanların beyinlerinde gördükleri dengesiz aktiviteye benzer şekilde dengesizleşti.
“Birbirine bağlı nöronların basit bir devre modeline baktık ve bunda inhibisyon gördüğümüzde bir dengesizlik gördük. Yani, önerdiğimiz şeylerden biri, inhibisyondaki artışın dengesizliğe yol açabileceği ve bunun da daha sonra bilinç kaybına yol açabileceğidir,” diyor Eisen.
Fiete’nin açıkladığı gibi, “Bu paradoksal etki, engellemeyi artırmanın ağı susturmak veya sabitlemek yerine istikrarsızlaştırması, engellemenin kaldırılması nedeniyle meydana gelir. Propofol engelleme dürtüsünü artırdığında, bu dürtü diğer engelleme nöronlarını engeller ve sonuç olarak beyin aktivitesinde genel bir artış olur.”
Araştırmacılar, farklı nöron ve reseptör tipleri üzerinde etki eden diğer anestezik ilaçların, farklı mekanizmalar yoluyla aynı etkiyi yaratabileceğinden şüpheleniyorlar; şu anda bu olasılığı araştırıyorlar.
Eğer bu doğruysa, araştırmacıların bir hastanın deneyimlediği anestezi seviyesini daha hassas bir şekilde kontrol etmenin yollarını geliştirme yönündeki devam eden çabalarına yardımcı olabilir. Miller’ın MIT’de Edward Hood Taplin Tıp Mühendisliği Profesörü olan Emery Brown ile birlikte üzerinde çalıştığı bu sistemler, beynin dinamiklerini ölçerek ve ardından ilaç dozlarını buna göre gerçek zamanlı olarak ayarlayarak çalışır.
Miller, “Farklı anestezikler arasında ortak mekanizmalar bulursanız, tüm farklı anestezikler için tek tek güvenlik protokolleri geliştirmek zorunda kalmak yerine, birkaç düğmeyi ayarlayarak hepsini daha güvenli hale getirebilirsiniz” diyor. “Ameliyathanede kullanılacak her anestezik için farklı bir sistem istemezsiniz. Her şeyi yapacak bir sistem istersiniz.”
Araştırmacılar, dinamik stabiliteyi ölçme tekniklerini nöropsikiyatrik bozukluklar da dahil olmak üzere diğer beyin durumlarına da uygulamayı planlıyor.
Fiete, “Bu yöntem oldukça güçlü ve bunu farklı beyin durumlarına, farklı anestezik tiplerine ve ayrıca depresyon ve şizofreni gibi diğer nöropsikiyatrik durumlara uygulamanın çok heyecan verici olacağını düşünüyorum” diyor.
Araştırma, Deniz Kuvvetleri Araştırma Ofisi, Ulusal Ruh Sağlığı Enstitüsü, Ulusal Nörolojik Bozukluklar ve İnme Enstitüsü, Ulusal Bilim Vakfı Bilgisayar ve Bilişim Bilimi ve Mühendisliği Müdürlüğü, Simons Sosyal Beyin Merkezi, Simons Küresel Beyin İşbirliği, JPB Vakfı, McGovern Enstitüsü ve Picower Enstitüsü tarafından finanse edildi.
Kaynak için Buraya tıklayabilirsin.







