Пропофол уменьшил частоту ритмов между таламусом и корой головного мозга

Пропофол, препарат для наркоза, вызвал уменьшение частоты ритмов между таламусом и корой головного мозга, а стимуляция таламуса вернула им частоту, характерную для бодрствования. Американские ученые изучили мозговую активность макак во время наркоза и обнаружили важность таламо-кортикальных связей для формирования сознания. Исследование опубликовано в eLife.

Функции сознания зависят от координированной работы многих мозговых структур: в особенности таламуса и коры больших полушарий. Существуют теории, что сознание формируется, когда ритмы таламо-кортикальных петель объединяют корковую информацию. Таламус, благодаря своим связям с корой, регулирует ее активность с помощью мозговых ритмов. Сознательные функции вызывают мозговую активность между таламусом и корой в диапазоне от 4 до 100 герц. Уже проводили эксперименты с выведением из наркоза обезьян стимуляцией таламуса, но объяснить, как это работает на уровне мозговых связей не могли. В экспериментах использовались разные наркозные средства (изофлуран, пропофол) с одинаковым результатом.

Пропофол широко используется для наркоза, но механизм его действия известен не до конца. Предполагается, что он усиливает эффекты гамма-аминомасляной кислоты, облегчая процессы ингибирования в мозге. В малых дозах пропофол оказывает седативный эффект, сопровождающийся бета-ритмом (13–25 герц), а в больших — бессознательное состояние с дельта-ритмом (0,1–4 герц). В состоянии глубокого наркоза под воздействием пропофола дельта-ритм модулирует амплитуду альфа-ритма (8–12 герц) фронтальной коры.

Профессор Эрл Миллер (Earl K Milller) с коллегами из Института обучения и памяти Пикауэра при Массачусетском Технологическом Институте исследовали эффект пропофола на мозговые ритмы. Они ввели пропофол внутривенно четырем макакам и с помощью электродов измерили нервную активность мозга до наркоза, во время него и в момент пробуждения. Исследователи также проводили стимуляцию таламуса (180 герц) под наркозом и наблюдали ее эффект на мозговую активность.

Состоянию под наркозом сопутствовал низкочастотный ритм (порядка одного герца) в области между таламусом и корой головного мозга. Стимуляция таламуса вызывала пробуждение приматов и возвращала им ритмы, характерные для бодрствования, увеличивая их частоту.

Исследователи объясняют особую роль таламуса в поддержании сознания таламо-кортикальными петлями, которые позволяют коре синхронизироваться. Пропофол нарушает работу этих петель, вызывая гиперсинхронизацию и неактивное состояние. Таким образом, исчезает способность коры взаимодействовать с другими структурами. Открытие можно будет использовать в анестезиологии: наблюдая за мозговыми ритмами пациента, врачи смогут понять, вошел ли пациент в состояние наркоза и как быстро он может очнуться. Это повысит безопасность операций.

Функциональные связи мозга определяют не только функции сознания. Ослабление связей между участками полосатого тела, входящего в систему вознаграждения, и префронтальными отделами влияет на риск развития наркотический зависимости. Об этом сообщили британские ученые после изучения мозга больных наркоманией и их братьев и сестер.

Анастасия Кузнецова