تسجيل النشاط الكهرومغناطيسي الدماغ أثناء إدارة زينون وكلاء مخدر الغازية وأكسيد النيتروز في المتطوعين صحية

الغرض من هذه التجربة هو توصيف التغيرات في النشاط الكهرومغناطيسي للدماغ استجابة لإعطاء عاملي الانفصال الغازيين الزينون وأكسيد النيتروز للمشاركين الأصحاء في تصميم تقاطع مزدوج الاتجاه للقياسات المتكررة. نظرا لتعقيد التجربة ، من المهم أن يتم إعداد غالبية المعدات قبل وصول المشاركين. أهمها تكوين نظام مخطط كهربية الدماغ في الغرفة المحمية مغناطيسيا أو MSR.

يتم وضع مضخم مخطط كهربية الدماغ في MSR بقدر ما هو عملي بعيدا عن المشارك ، ويجب تكوينه ليعمل على طاقة التيار المستمر باستخدام إما بطارية مدمجة أو صندوق بطارية خارجي محمي. يجب فحص اقتران الألياف الضوئية من مكبر الصوت إلى كمبيوتر تسجيل البيانات ليتم تشغيله. أخيرا ، يجب تكوين كاميرا فيديو في MSR بحيث يلتقط مجال رؤيتها بوضوح وجه المشارك وأعلى الصدر بحيث يمكن لطبيب التخدير مراقبة حالة الجهاز التنفسي ومجرى الهواء للمشارك بوضوح.

من أجل الحصول على بيانات متسقة وقابلة للمقارنة ، يتم إجراء مقابلات مع المشاركين أولا لتأكيد أهليتهم للدراسة. يجب أن يكون المشاركون ذكورا أصحاء تتراوح أعمارهم بين 20 و 40 عاما وليس لديهم حالات نفسية أو عصبية ، وليس لديهم تاريخ حديث من تعاطي المخدرات أو الكحول ، وليس لديهم أمراض تنفسية أو قلبية. يجب أن يصل المشاركون حليقاهم نظيفا في يوم التجربة ، وبعد الصيام لمدة ست ساعات على الأقل.

لضمان تسجيلات مخطط كهربية الدماغ عالية الجودة ، يوصى بغسل شعر الشخص مؤخرا بدون بلسم ، وأن يتم تمشيط فروة رأسه بإحكام لإزالة أي جلد جاف أو ميت. يتم تطبيق غطاء مخطط كهربية الدماغ عالي الكثافة متوافق مع MEG مع الاستخدام المناسب للهلام الموصل. ثم يتم تثبيت ملفات مؤشر موضع الرأس بإحكام في مواقع محددة مسبقا على غطاء مخطط كهربية الدماغ.

ثم يتم تطبيق جميع الأقطاب الكهربائية ذات الجهد الحيوي الإضافي في المواقع المحددة على وجه الشخص وجسمه. للتحليل اللاحق ، من المهم أن يتم تسجيل جميع الأقطاب الكهربائية ومواضع ملف HPI بدقة جنبا إلى جنب مع رقمنة الخطوط العريضة للمدارات وحواف الأنف والخدين للتسجيل المشترك اللاحق مع التصوير بالرنين المغناطيسي الهيكلي. يتم وضع قطبين كهربائيين تحت العقل لتسجيل قوة العضلات أثناء الراحة.

يتم إجراء تسجيلات الكهربية أو EOG عن طريق وضع قطبين آخرين فوق العين وتحتها. وأخيرا ، يتم تكوين اشتقاق تخطيط القلب ثلاثي الرصاص بواسطة أقطاب كهربائية على أسطح مثنية المعصم الأيمن والأيسر. يجب بعد ذلك التحقق من مقاومة قطب مخطط كهربية الدماغ على أنها أقل من خمسة كيلوومات من أجل إنتاج تسجيلات عالية الدقة.

مدة التجربة بالإضافة إلى التأثيرات المهدئة للغازات المعطاة تجعل تقليل حركة الرأس أمرا حيويا. يتم تطبيق دعامة رأس رغوة الذاكرة لتقليل حركة الرأس الجانبية ، ويتم ربط حزام الجوت حول الجسم لتقليل أي حركة رأسية. يتم الآن إجراء تسجيلات مهام الأداء السمعي المستمر في حالة الراحة المغلقة وخط الأساس للأداء السمعي.

من الأهمية بمكان أن يتم الإشراف على إعطاء غازات التخدير من قبل طبيب وطبيب تخدير في جميع الأوقات. بالإضافة إلى مراقبة المريض ، يشمل دور طبيب التخدير ضمان التكوين المناسب لوحدة توصيل غاز التخدير ، المتخصصة في هذه الحالة لتوصيل ومراقبة الزينون. سيقوم طبيب التخدير باختبار جهاز التخدير ، والتحقق من أن القناع مناسب بشكل مريح ولا يتسرب ، وضبط تدفقات الغاز ، وإدخال قنية ، وإعطاء مضادات القيء ، بالإضافة إلى البدء في إزالة النيتروجين باستخدام 100٪ أكسجين مع المشارك جالسا في MSR قبل جمع البيانات الأساسية النهائية بعد مضادات القىء وبدء بروتوكول إدارة الغاز.

في هذه المرحلة ، سيجلس المشارك بشكل مريح في MSR بعد أن تم نزع النيتروجين وإعطاء ديكساميثازون وأوندانسترون لتقليل مخاطر أي غثيان أو قيء ضار بسبب إعطاء الغاز. قبل إغلاق باب MSR ، تجلس ممرضة التخدير أو أي أخصائي طبي آخر مدرب بشكل مناسب بجوار المشارك. يتم إجراء فحص نهائي للتأكد من توصيل سوار ضغط الدم ، ووضع مربعات استجابة الأزرار بشكل مريح ، ويتم تثبيت مقياس التأكسج النبضي على إصبع القدم أو الإصبع بإحكام.

ثم يشرع البروتوكول في تقديم أربعة مستويات من غاز الزينون المتزايدة تدريجيا من Equi-MAC ، أو ثلاثة مستويات من أكسيد النيتروز تدريجيا على مدى 15 دقيقة لكل منها من أجل ضمان توازن الدم والغازات الدماغية. يجب أن يحتوي كل مستوى على حالة ثابتة مدتها خمس دقائق عند الوصول إلى تركيز الغاز المطلوب ويجب أن تتبعه فترة غسل مدتها 10 دقائق. خلال جميع المستويات ، تتم مراقبة مستويات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والزينون أو أكسيد النيتروز باستمرار وتسجيلها إلكترونيا.

في نهاية كل مستوى ، يتم تقييم المشاركين لفترة وجيزة قبل التقدم إلى مستويات أعلى. لأنه في أعلى مستوى من الزينون ، حيث يتم تحقيق فقدان الاستجابة ، يمكن أن يحدث انسداد مجرى الهواء بسهولة وبشكل غير متوقع ، ويحتاج الأشخاص إلى المراقبة عن كثب والتقييم المستمر من قبل موظفين مؤهلين ، داخل وخارج MSR لاتخاذ جميع الإجراءات اللازمة على الفور. في ختام التجربة ، سيدخل طبيب التخدير إلى MSR ويستخبر المريض.

ثم يتم إحضار المشارك خارج MSR حيث يتم إزالة الجهاز ويتم إعطاؤه رعاية التخدير القياسية بعد الجراحة. قبل مغادرة المشارك ، تأكد من أنه آمن للسفر إلى المنزل مع أحد الأقارب أو الأصدقاء. في ال 24 ساعة القادمة ، سيطلب من المشارك ملء الاستبيانات المتعلقة بالإجراء وأي آثار لاحقة.

تم إعداد هذا الفيديو بشكل أساسي لتوضيح الطرق المتبعة في تقديم التخدير الغازي أثناء تسجيل بيانات مخطط كهربية الدماغ و MEG المتزامنة ، وبالتالي ، يتم تقديم تحليل البيانات الأساسي للغاية والنتائج التمثيلية فقط لإعطاء المشاهد فكرة واضحة عن الشكل الذي يجب أن تبدو عليه البيانات المسجلة. توضح النتائج الأساسية أمثلة على حركة الرأس وتركيز الغاز ودقة المهام السمعية. بيانات مخطط كهربية الدماغ وMEG الخالية من القطع الأثرية التي تمت تصفيتها ؛ أطياف مخطط كهربية الدماغ وميغ وتخطيط الطاقة ؛ واستثارت الاستجابات السمعية لكل من خط الأساس وأثناء إدارة الغاز. لإنشاء النتائج الأساسية ، يتم استخدام المسار التالي باستخدام مجموعة من الأنظمة الأساسية لبرامج تحليل البيانات وصناديق الأدوات.

يتم تخزين بيانات MEG و EEG الأولية كتنسيقات ملفات fif و cnt على التوالي. يتم حساب حركات الرأس باستخدام برنامج MaxFilter وبرنامج نصي كتبه المؤلفون ، وكلاهما يستخدم لتحويل حركات الرأس من الفضاء القشرعي إلى إحداثيات ديكارتية. ثم يتم حساب دقة المهمة السمعية ووقت رد الفعل وتصورها ، بما يتماشى زمنيا مع حركة الرأس والسلاسل الزمنية لتركيز الغاز ، من أجل تقييم جودة البيانات قبل معالجة بيانات مخطط كهربية الدماغ وMEG بشكل أكبر.

تعتمد المحاذاة الزمنية للبيانات على أوقات التشغيل المسجلة. عادة ما تكون حركة الرأس ضئيلة خلال الظروف الأساسية ، بينما تميل الحركة إلى الحدوث عند مستويات الغاز الأعلى المرتبطة بحالات أكثر انفصالا أو تخديرا. يمكن ملاحظة ذلك هنا على سبيل المثال في تسجيل 42٪ زينون حيث يظهر الشكل العلوي حركة الرأس ، والجزء السفلي ، وتركيز الغاز ودقة المهمة السمعية.

لاحظ أن فقدان الاستجابة يحدث بين 7.5 و 12.5 دقيقة. تعتبر حركة الرأس المطلقة التي تقل عن خمسة ملليمترات مقبولة لأغراض تصوير المصدر. يتم تجاهل مقاطع البيانات ذات الحركة التي يزيد حجمها عن خمسة ملليمترات.

المعالجة المسبقة لبيانات MEG و EEG في البداية اختيار القنوات السيئة. يتبع ذلك استخدام خوارزمية tSSS لإزالة البيانات الاصطناعية من تسجيل MEG بسبب مصادر خارجية. يتضمن ما تبقى من خط أنابيب المعالجة استخدام منصات برامج تحليل البيانات وصناديق الأدوات المرتبطة بها للتحليل.

ويطبق ترشيح تمرير النطاق والشق على كل من بيانات MEG وEEG لتركيز التحليل على نطاق التردد المعني. يتم رفض الفترات الزمنية في البيانات التي تحتوي على قطع أثرية بناء على الفحص البصري ، بالإضافة إلى إزالة الفترات التي تنطوي على تغييرات مفرطة في حركة الرأس. يمكن بعد ذلك تصور بيانات MEG و EEG الخالية من القطع الأثرية المفلترة وربطها بالتغيرات التي يسببها التخدير.

يتم بعد ذلك حساب أطياف السعة لكل جهاز استشعار وطبوغرافيا قدرة النطاق الطيفي عبر جميع أجهزة الاستشعار لكل من بيانات MEG و EEG. يسهل تصور أطياف السعة في مواقع أجهزة الاستشعار المختلفة مراقبة تأثيرات مستويات التخدير المختلفة على أطياف الإشارة. يتيح تصور تضاريس طاقة مستوى المستشعر في نطاقات تردد مختلفة ، في هذه الحالة نطاق ألفا ، ملاحظة تأثيرات مستويات التخدير المختلفة على النمط المكاني للنشاط.

يتم بعد ذلك تقسيم بيانات MEG و EEG الخالية من القطع الأثرية التي تمت تصفيتها باستخدام مشغلات مرتبطة بوقت توصيل النغمة السمعية. ثم يتم إنشاء متوسط الاستجابات السمعية المستحثة بمرور الوقت على متوسط العينة. يسمح تصور الاستجابات السمعية المستحثة على مستوى المستشعر بتوصيف تأثيرات التخدير على استجابة الدماغ.

على وجه الخصوص ، ينتج إيقاظ الاستجابة الأولية المستحثة واختفاء ذروة الاستجابة المستحثة لاحقا عن تركيزات الغازات العالية. هناك العديد من خطوات التحليل المحتملة الأخرى المثيرة للاهتمام التي يمكن إجراؤها بعد هذا التحليل الأساسي. نظرا لوجود العديد من الخيارات المعروضة في الأدبيات ، فإننا لا نغطيها بالتفصيل هنا.

تشمل هذه الخيارات تصوير مصدر MEG و EEG باستخدام تشكيل الحزمة أو تقدير الحد الأدنى من القاعدة لاكتساب فهم أفضل للعلاقة بين نشاط الدماغ وتشريح الدماغ. يمكن لتحليل الاتصال الوظيفي على مستوى المستشعر أو المصدر الكشف عن التغيرات في شبكات الدماغ المرتبطة بعمل التخدير. هناك أيضا خيار إما تركيز التحليل على المستشعر أو الاستجابات السمعية المستحثة على مستوى المصدر ، أو النظر في البيانات المستمرة المستقلة عن المنبه السمعي من أجل تحديد أي تغييرات ناتجة عن التخدير في ديناميكيات الدماغ العالمية.

الآليات الكبيرة للتخفيضات الناجمة عن التخدير في الوعي ليست مفهومة جيدا. تشير الأدلة المستقاة من الأدبيات بقوة إلى انهيار في الاتصال الوظيفي الكامن وراء التخفيضات الناجمة عن التخدير في الوعي. على الرغم من أن التخدير له مجموعة متنوعة من أهداف العمل الجزيئية والتأثيرات العيانية المختلفة على مخطط كهربية الدماغ و MEG ، إلا أنه لا يزال غير حل إذا كانت هناك آلية عالمية أو مشتركة على نطاق واسع عبر جميع التخدير.

لقد حددنا هنا بروتوكولا لإجراء التخدير الغازي باستخدام مضادات مستقبلات NMDA المفترضة الزينون وأكسيد النيتروز مع تسجيل بيانات MEG و EEG في نفس الوقت. ستسهل هذه الطريقة دراسة العوامل الغازية والمتطايرة المختلفة على بيانات MEG و EEG المسجلة في وقت واحد ، وبالتالي البحث عن آليات عالمية للتخفيضات الناجمة عن التخدير في الوعي.