פעילות אלקטרומגנטית הקלטה של המוח במהלך כהונתו של סוכנים הרדמה גז Xenon ו תחמוצת החנקן מתנדבים בריאים

מטרת ניסוי זה היא לאפיין שינויים בפעילות האלקטרומגנטית של המוח בתגובה למתן שני החומרים הדיסוציאטיביים הגזיים קסנון ותחמוצת החנקן למשתתפים בריאים בתכנון הצלבה דו-כיוונית חוזרת. בשל מורכבות הניסוי, חשוב שרוב הגדרת הציוד תתרחש לפני הגעת המשתתפים. החשוב שבהם הוא התצורה של מערכת ה- EEG בחדר המוגן מגנטית או MSR.

מגבר ה-EEG ממוקם ב-MSR רחוק ככל האפשר מהמשתתף, ויש להגדיר אותו לפעול על הספקת-כוח DC באמצעות סוללה מובנית או קופסת סוללות מסוככת חיצונית. יש לבדוק את צימוד הסיבים האופטיים מהמגבר למחשב רישום הנתונים כדי להיות פעיל. לבסוף, יש להגדיר מצלמת וידאו ב-MSR כך ששדה הראייה שלה לוכד בבירור את פניו של המשתתף ואת בית החזה העליון, כך שהרופא המרדים יוכל לעקוב בבירור אחר מצב הנשימה ודרכי הנשימה של המשתתף.

על מנת להשיג נתונים עקביים וניתנים להשוואה, המשתתפים מרואיינים תחילה כדי לאשר את זכאותם למחקר. המשתתפים צריכים להיות גברים בריאים בגילאי 20 עד 40 ללא בעיות פסיכיאטריות או נוירולוגיות, ללא היסטוריה של שימוש בסמים או אלכוהול, וללא בעיות נשימה או לב. המשתתפים צריכים להגיע מגולחים ביום הניסוי, ובצום לפחות שש שעות.

כדי להבטיח הקלטות EEG באיכות גבוהה, מומלץ ששיערו של הנבדק נשטף לאחרונה ללא מרכך, ושהקרקפת שלו הוברשה היטב כדי להסיר עור יבש או מת. מכסה EEG בצפיפות גבוהה תואם MEG מוחל עם שימוש מתאים בג'ל מוליך. לאחר מכן סלילי חיווי מיקום הראש מחוברים היטב במיקומים מוגדרים מראש על מכסה ה-EEG.

לאחר מכן, כל אלקטרודות הביו-פוטנציאל העזר מיושמות במקומות המיועדים על פניו וגופו של הנבדק. לניתוח שלאחר מכן, חשוב שכל האלקטרודות ומיקומי סליל ה-HPI יירשמו במדויק יחד עם דיגיטציה של קווי המתאר של המסלולים, רכס האף והלחיים לצורך רישום משותף לאחר מכן עם MRI מבני. שתי אלקטרודות ממוקמות באופן תת-מנטלי כדי להקליט את טונוס השרירים במנוחה.

הקלטות אלקטרוקולוגרמה או EOG נעשות על ידי הצבת שתי אלקטרודות נוספות מעל ומתחת לעין. ולבסוף, נגזרת א.ק.ג בעלת שלושה מוליכים מוגדרת על ידי אלקטרודות על משטחי כופף פרק כף היד השמאלי והימני. לאחר מכן יש לאמת את עכבות האלקטרודות של EEG כפחות מחמישה קילו-אוהם על מנת להניב הקלטות בנאמנות גבוהה.

משך הניסוי כמו גם ההשפעות המרגיעות של הגזים הניתנים הופכים את מזעור תנועת הראש לחיוני. סד ראש קצף זיכרון מוחל על מנת להפחית את תנועת הראש לרוחב, ורתמת יוטה נקשרת סביב הגוף כדי למזער כל תנועה אנכית. מצב מנוחה בעיניים עצומות והקלטות משימות ביצוע שמיעתי רציף מבוצעות כעת.

יש חשיבות חיונית לכך שמתן גזי הרדמה יהיה בפיקוח רופא מרדים בכל עת. בנוסף לניטור המטופלים, תפקידו של הרופא המרדים כולל הבטחת תצורה נאותה של יחידת אספקת גזי ההרדמה, המתמחה במקרה זה למתן וניטור קסנון. הרופא המרדים יבדוק את מכונת ההרדמה, יבדוק שהמסכה מתאימה בנוחות ואינה דולפת, יתאים את זרימת הגז, יכניס צינורית, ייתן תרופות נוגדות הקאה, וכן יתחיל דה-חנקן עם 100% חמצן כאשר המשתתף יושב ב-MSR לפני איסוף הנתונים הבסיסיים הסופיים לאחר ההקאה ותחילת פרוטוקול מתן הגז.

בשלב זה המשתתף יושב בנוחות ב-MSR לאחר שעבר דה-חנקן וקיבל דקסמתזון ואונדנסטרון כדי למזער את הסיכון לבחילות או הקאות שליליות עקב מתן גזים. לפני סגירת דלת ה-MSR, האחות המרדימה או איש מקצוע רפואי אחר בעל הכשרה מתאימה יושבת ליד המשתתף. בדיקה אחרונה נעשית ששרוול לחץ הדם מחובר, תיבות תגובת הכפתורים ממוקמות בנוחות, ומד הדופק על הבוהן או האצבע מהודק היטב.

לאחר מכן הפרוטוקול ממשיך לספק ארבעה Equi-MAC ערים המגדילים בהדרגה את רמות גז הקסנון, או שלוש רמות תחמוצת חנקן בשלבים לאורך תקופה של 15 דקות כל אחת על מנת להבטיח שיווי משקל דם-מוח-גז. כל רמה צריכה להכיל מצב יציב של חמש דקות כאשר מגיעים לריכוז הגז הרצוי ואחריה יש לשטוף 10 דקות. במהלך כל הרמות, רמות החמצן, הפחמן הדו חמצני והקסנון או תחמוצת החנקן מנוטרות באופן רציף ונרשמות אלקטרונית.

בסוף כל רמה, המשתתפים עוברים הערכה קצרה לפני שהם מתקדמים לרמות גבוהות יותר. מכיוון שברמת הקסנון הגבוהה ביותר, שבה מושג אובדן תגובה, חסימת דרכי הנשימה יכולה להתרחש בקלות ובאופן בלתי צפוי, והנבדקים צריכים להיות במעקב צמוד והערכה רציפה על ידי צוות מוסמך, הן בתוך ה-MSR והן מחוצה לו כדי לנקוט את כל הפעולות הנדרשות באופן מיידי. בסיום הניסוי הרופא המרדים ייכנס ל-MSR ויתדרך עם המטופל.

לאחר מכן המשתתף מובא מחוץ ל-MSR שם מסירים את המכשיר והם מקבלים טיפול הרדמה סטנדרטי לאחר הניתוח. לפני שהמשתתף עוזב, ודא שהוא בטוח לנסוע הביתה עם קרוב משפחה או חבר. ב-24 השעות הקרובות, המשתתף יידרש למלא את השאלונים לגבי ההליך וכל תופעות הלוואי.

סרטון זה הוכן בעיקר כדי להמחיש את השיטות הכרוכות במתן הרדמה גזית תוך הקלטת נתוני EEG ו-MEG בו זמנית, לכן, רק ניתוח נתונים בסיסי מאוד ותוצאות מייצגות מוצגים כדי לתת לצופה מושג ברור כיצד הנתונים המוקלטים צריכים להיראות. התוצאות הבסיסיות ממחישות דוגמאות לתנועת ראש, מהלך זמן ריכוז גזים ודיוק מטלות שמיעתיות; נתוני EEG ו-MEG מסוננים ללא חפצים; ספקטרום EEG ו-MEG וטופוגרפיית כוח; ותגובות שמיעתית מעוררות הן בנקודת ההתחלה והן במהלך מתן הגז. כדי ליצור את התוצאות הבסיסיות, הצינור הבא משמש באמצעות שילוב של פלטפורמות תוכנה לניתוח נתונים וארגזי כלים.

נתוני ה-MEG וה-EEG הגולמיים מאוחסנים כפורמטים של קבצים fif ו-cnt בהתאמה. תנועות הראש מחושבות באמצעות תוכנת MaxFilter וסקריפט שנכתב על ידי המחברים, שניהם משמשים להמרת תנועות ראש מהמרחב הקורטוני לקואורדינטות קרטזיות. לאחר מכן מחושבים ומדמיינים את דיוק המשימות השמיעתית וזמן התגובה, מותאמים בזמן לתנועת הראש ולסדרות הזמן של ריכוז הגזים, על מנת להעריך את איכות הנתונים לפני עיבוד נוסף של נתוני EEG ו-MEG.

יישור הזמן של הנתונים מבוסס על זמני טריגר מתועדים. בדרך כלל, תנועת הראש תהיה מינימלית בתנאי הבסיס, בעוד שתנועה רבה יותר נוטה להתרחש ברמות הגז הגבוהות יותר הקשורות למצבים מנותקים או מרדימים יותר. ניתן לראות זאת כאן למשל בהקלטת קסנון של 42% שבה האיור העליון מראה את תנועת הראש, והתחתון, ריכוז הגז ודיוק המטלה השמיעתית.

שים לב שאובדן התגובה מתרחש בין 7.5 ל-12.5 דקות. תנועת ראש מוחלטת של פחות מחמישה מילימטרים נחשבת מקובלת למטרות הדמיית מקור. המערכת מתעלמת מקטעי נתונים עם תנועה גדולה מחמישה מילימטרים.

עיבוד מקדים של נתוני MEG ו-EEG כרוך בתחילה בבחירת ערוצים גרועים. לאחר מכן נעשה שימוש באלגוריתם tSSS כדי להסיר חפצים מהקלטת ה-MEG עקב מקורות חיצוניים. שאר צינור העיבוד כרוך בשימוש בפלטפורמות תוכנה לניתוח נתונים וארגזי כלים נלווים לניתוח.

סינון מעבר פס וחריץ מוחל הן על נתוני MEG והן על EEG כדי למקד את הניתוח בפס התדרים המעניין. פרקי זמן בנתונים המכילים חפצים נדחים על סמך בדיקה חזותית, בנוסף להסרת תקופות הכרוכות בשינויים מוגזמים בתנועת הראש. לאחר מכן ניתן לדמיין נתוני MEG ו-EEG מסוננים ללא חפצים ולקשר אותם לשינויים הנגרמים על ידי הרדמה.

ספקטרום משרעת עבור כל חיישן וטופוגרפיות הספק פס ספקטרלי על פני כל החיישנים מחושבות לאחר מכן עבור נתוני MEG ו-EEG כאחד. הדמיה של ספקטרום המשרעת במיקומי חיישנים שונים מאפשרת התבוננות בהשפעות של רמות הרדמה שונות על ספקטרום האותות. הדמיה של טופוגרפיית הספק ברמת החיישן ברצועות תדרים שונות, במקרה זה פס אלפא, מאפשרת התבוננות בהשפעות של רמות הרדמה שונות על דפוס הפעילות המרחבי.

נתוני ה-MEG וה-EEG המסוננים נטולי החפצים עוברים עידן באמצעות טריגרים המקושרים לזמן העברת הצליל השמיעתי. תגובות שמיעתית ממוצעות נבנות לאחר מכן לאורך זמן על ממוצע המדגם. הדמיה של תגובות שמיעתית ברמת החיישן מאפשרת לאפיין את השפעות חומרי ההרדמה על תגובת המוח.

בפרט, התעוררות התגובה המעוררת הראשונית והיעלמות שיאי התגובה המעוררים מאוחר יותר נובעת מריכוזי גז גבוהים. ישנם שלבי ניתוח פוטנציאליים מעניינים רבים אחרים שניתן לבצע לאחר ניתוח בסיסי זה. בהתחשב בכך שישנן אפשרויות רבות המוצגות בספרות, איננו מכסים אותן בפירוט כאן.

אפשרויות כאלה כוללות הדמיית מקור MEG ו-EEG באמצעות עיצוב אלומה או הערכת נורמה מינימלית כדי להשיג הבנה טובה יותר של הקשר בין פעילות מוחית לאנטומיה של המוח. ניתוח קישוריות תפקודית ברמת החיישן או המקור יכול לחשוף שינויים ברשתות המוח הקשורות לפעולת ההרדמה. קיימת גם אפשרות למקד את הניתוח בחיישן או בתגובות השמיעה ברמת המקור, או להסתכל על נתונים רציפים ללא תלות בגירוי השמיעתי על מנת לזהות שינויים הנגרמים על ידי הרדמה בדינמיקה המוחית הגלובלית.

המנגנונים המקרו-סקאליים של ירידה בתודעה הנגרמת על ידי הרדמה אינם מובנים היטב. עדויות מהספרות הצביעו על התמוטטות בקישוריות התפקודית העומדת בבסיס ירידה בתודעה הנגרמת על ידי הרדמה. למרות שלחומרי הרדמה יש מגוון רחב של מטרות פעולה מולקולריות והשפעות מקרוסקופיות שונות על ה-EEG וה-MEG, זה עדיין לא נפתר אם קיים מנגנון אוניברסלי או משותף בכל חומרי ההרדמה.

כאן תיארנו פרוטוקול לביצוע הרדמה גזית באמצעות אנטגוניסטים לקולטן NMDA המשוער קסנון ותחמוצת החנקן תוך רישום נתוני MEG ו-EEG בו זמנית. שיטה זו תקל על חקר גורמים גזיים ונדיפים שונים על נתוני MEG ו-EEG שנרשמו בו זמנית, ובכך לחפש מנגנונים אוניברסליים של הפחתה בתודעה הנגרמת על ידי הרדמה.