PNAS首次揭秘全身麻醉分子机制

　　对于神秘的无意识神经科学，科学家们知之甚少，近期的一项研究也许能令我们更接近于真相――通过嵌入人类患者大脑中的电极，记录下常用全身麻醉精确瞬间的脑电波，研究人员发现了从快速密集的大脑活动，向缓慢不协调脑波转变的开启神经活动。这一研究成果公布在10月5日的《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上。

　　比利时国家科研基金的Mélanie Boly (未参与该项研究)对此评价道，这项研究证明了大脑中意识和协调沟通之间存在关联，“当仔细观察(神经)网络中的微细动态时，就会看到这种缓慢振荡会扰乱大脑的连接”――这种变化似乎是瞬间会消失，并且这些振荡可能有一天能被用于临床上监控病人在麻醉后的无意识状态。

　　在这项研究中，研究人员分析了三名将进行手术的癫痫患者神经活动，这些患者大脑中植入了电极，以便医师们能了解引发癫痫的原因。每位患者都植入了大约30个大电极，每隔大约一厘米的距离分布在大脑外层的一个区域中，每个电极可以检测上百万个神经元的活性。同时患者大脑中还有包含96个微电极的4平方毫米大小的芯片，这用于检测单个神经元的活动。

　　在患者进行电极取出的手术中，研究人员监控了这些患者在丙泊酚Propof诱导的麻醉期间，神经元和神经网络的电生理信号，同时研究人员也让病人通过耳机听到一些一系列单词，比如chair，telephone，这些录音也会每隔几秒播放患者自己的名字。当患者听到他们的名字的时候，他们就会按下一个按钮，这代表这他们仍然清醒，从而研究人员能够精确定位何时患者失去了意识。

　　“我们知道在清醒和无意识大脑中存在很多差异，但我们不了解哪种变化是最关键的一个，”文章的第一作者，麻省理工学院博士后研究员Laura Lewis说，“慢振荡会随着意识丧失立即出现，这说明神经元启动了一种截然不同的模式：它们通常在几百毫秒内还能保持正常发出信号，但之后就会出几毫秒的完全沉默，“她补充说，通常情况下神经元变化如此之快，以至于此前没有研究模式可以区分。

　　这一结果还表明，这种慢波模式中附近神经元也同时发出了信号，而大脑不同区域的神经元却不是同时发出信号。

　　“我们发现缓慢振荡在不同的大脑区域出现了不同步，”文章的通讯作者，麻省理工学院神经科学家Patrick Purdon说， “当大脑的一个区域上神经元发出信号，另一个基本上会保持沉默，这意味着大脑作为一个整体，不能进行远程通信，也就是说这是一种基本上意识不会太清晰的状态。”

　　事实上，尽管有意识的经验――包括感官，视觉，听觉信息涉及了几种不同的大脑区域，但却是作为一个整体进行处理，“我们知道，初级感觉处理在麻醉后相对平静，这说明这些信息到达了大脑，只是我们没有感觉它。而这一研究有助于解释这为何能阻止大脑中大规模信息集成，”来自密歇根大学医学院的神经学家和麻醉师George Mashour 说。

　　而来自威斯康星大学的Giulio Tononi赞同上述说法，但是他也警告道，这项研究只是利用一种麻醉剂，只在一种条件下进行了分析，”对我而言，这一研究指出的是porpofol阻断皮层间通信的机制“，其实其它研究也在不同麻醉剂的大鼠实验中发现了这种慢振荡，但是认为无意识过程中仍然有可能存在长距离的大脑通信，来自麻省大学医学院的神经生物学家Nanyin Zhang说。

　　他还表示，”慢振荡与意识丧失很好的联系在了一起“，这表明这种模式也许能作为propofol麻醉诱导无意识的一种标记。