新发现暗示全身麻醉对大脑的实际作用

超过 3.5 亿次手术每年在全球范围内进行。对于我们大多数人来说,在我们生命中的某个时刻,我们可能不得不接受需要全身麻醉的手术。

尽管它是最安全的医疗实践之一,但我们仍然没有对麻醉药物在大脑中起作用的确切方式有一个完整、透彻的了解。

事实上,自从全身麻醉被引入医学以来,它在很大程度上仍然是一个谜180年前.

我们的研究发表神经科学杂志今天为该过程的复杂性提供了新的线索。全身麻醉药物似乎只影响大脑中负责保持警觉和清醒的特定部位。

脑细胞取得平衡

在一项使用果蝇的研究中,我们发现了一种潜在的方法,可以让麻醉药物与特定类型的神经元(脑细胞)相互作用,而这一切都与蛋白质有关。你的大脑周围有860 亿个神经元并非所有这些都是相同的——正是这些差异使全身麻醉有效。

需要明确的是,我们并没有完全被蒙在鼓里麻醉药如何影响我们.我们知道为什么全身麻醉剂会让我们输意识这么快,多亏了1994年具有里程碑意义的发现.

但为了更好地理解细节,我们首先必须观察大脑中细胞之间的微小差异。

从广义上讲,有大脑中神经元的两大类.

第一种是我们所说的“兴奋性”神经元,通常负责让我们保持警觉和清醒。第二种是“抑制性”神经元——它们的工作是调节和控制兴奋性神经元。

在我们的日常生活中,兴奋性和抑制性神经元不断工作并相互平衡。

当我们入睡时,大脑中有抑制性神经元,可以“沉默”那些让我们保持清醒的兴奋性神经元。发生这种情况随着时间的流逝,逐渐,这就是为什么您可能会在一天中逐渐感到疲倦的原因。

全身麻醉剂通过直接沉默这些兴奋性神经元来加速这一过程,而抑制性神经元没有任何作用。这就是为什么你的麻醉师会告诉你,他们会在手术中“让你入睡”:这本质上是相同的过程.

一种特殊的睡眠

虽然我们知道为什么麻醉剂会让我们入睡,但问题就变成了:“我们为什么要这样做手术时睡着了?如果你今晚上床睡觉,睡着了,有人试图给你做手术,你会惊醒。

迄今为止,该领域对于全身麻醉为什么会导致人们在手术过程中保持昏迷,还没有达成强烈的共识。

在过去的几十年里,研究人员提出了几种可能的解释,但它们似乎都指向一个根本原因。神经元停止相互交谈当暴露于全身麻醉剂时。

虽然“细胞相互交谈”的想法听起来有点奇怪,但它是一个神经科学的基本概念.没有这种交流,我们的大脑根本无法运作。它让大脑知道整个身体正在发生什么。

苍蝇大脑中的彩色神经元。(亚当·海因斯)

我们发现了什么?

我们的新研究表明,全身麻醉剂似乎可以阻止兴奋性神经元交流,但不能阻止抑制性神经元。这个概念并不新鲜,但我们发现了一些令人信服的证据为什么只有兴奋性神经元受到影响。

为了让神经元进行交流,蛋白质必须参与其中。这些蛋白质的工作之一是让神经元释放称为神经 递 质.这些化学信使是将信号从一个神经元传递到另一个神经元的东西:例如,多巴胺、肾上腺素和血清素都是神经递质。

我们发现全身麻醉剂会损害这些蛋白质释放神经递质的能力,但仅限于兴奋性神经元。为了测试这一点,我们使用了果蝇果蝇超分辨率显微镜直接观察全身麻醉剂在分子尺度上对这些蛋白质的影响。

兴奋性和抑制性神经元彼此不同的部分原因是它们表达同一种蛋白质的不同类型的.这有点像拥有两辆相同品牌和型号的汽车,但一辆是绿色的,有运动套件,而另一辆只是标准的红色。他们都做同样的事情,但只是有点不同。

神经递质释放是一个复杂的过程,涉及许多不同的蛋白质。如果拼图的一块不完全正确,那么全身麻醉剂将无法发挥作用。

作为下一步的研究,我们需要弄清楚拼图的哪一块是不同的,以了解为什么全身麻醉剂只能停止兴奋流。

最终,我们的研究结果表明,全身麻醉剂中使用的药物会在大脑中引起大规模的全局抑制。通过以两种方式沉默兴奋性,这些药物让我们进入睡眠状态并保持这种状态。

亚当·海因斯,研究员,昆士兰科技大学

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