Name: 気体の麻酔薬は、キセノンと亜酸化窒素の健康なボランティアの管理中に記録脳波電磁 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-01-13T14:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 52 s
Description: 学ぶキセノンと亜酸化窒素の麻酔下における脳電磁活動の変化を、MEGとEEGを同時記録して健康な被験者で評価する方法。この技術は意識のメカニズム解明に貢献します。

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著者は、MEG データ コレクションに貴重な技術援助の Mahla キャメロン ブラッドリー、レイチェル アン バティとヨハンナ ・ スティーブンスを感謝したいです。おかげで、サポートのための 2 番目の麻酔科医として博士スティーブン ・ マクギガンに拡張さらに。ペイジ パパスには、非常に貴重な麻酔看護師の監視が用意されています。マーカス石優雅彼の時間と編集と撮影プロトコルの専門知識を提供しました。博士スレシュ ・ Muthukumaraswamy は、データの解析と結果の解釈に関する具体的なアドバイスを与えた。最後に、ジャロッド ゴットは多くの刺激的な議論を貢献した、パイロット実験の数の実行に貢献し、泡ヘッド ブレースの設計の中心だった。
この研究はジェームス s. マクドネル ・共同助成金 #220020419 ジョージ Mashour、マイケル ・ Avidan、マックス Kelz、デビッド ・ リリーに与えられる「再構築意識」によって支えられました。

著者が明らかに何もありません。

本稿は、包括的なプロトコルの N2O と Xe 麻酔ガスの配達中にメグと脳波の同時記録を概説しています。このようなプロトコルは、意識の麻酔薬による削減の電磁の神経機構を研究するための貴重ななります。プロトコルは、セボフルランやイソフルラン麻酔など他の麻酔ガスの配達に一般化するも期待されます。麻酔薬による削減分子の非常に異なるモードとアクションのターゲットを持つ麻酔薬の範囲のための意識の根底にある一般的な具体的かつ明確な巨視的なメカニズムの理解が容易になります。理解は神経科学の偉大な未解決の問題の 1 つは、おそらく、麻酔薬関数の間違いなく行動の神経科学的基礎の理解への鍵です。
表示結果の例は完全麻酔誘発脳波パワー スペクトルの変化、プロトコルを開発し、概説の忠実性を証明するための調査以前の研究と一致しています。N2O 管理の場合上記に要約いたしました結果、N2O の高いインスピレーション レベルの観察されている脳波でデルタ、シータとアルファの帯域内電力の減少に伴い (> 40%)2...

前臨床・臨床の科学的証拠を人間の意識の現象が明示的な神経回路の整合性に依存していることを示唆している間良いコンセンサスがあります。このような回路が無意識のうちに体系的に降下に影響されて観測が麻酔中に利用して、'移動' に関わる神経基盤の検索を有効にするのにニューロ イメージング技術の必要性を立証します。意識。睡眠の可能な例外を除いて、麻酔を表します、制御、リバーシブルで再現可能な方法で 1 つができる、唯一の方法、摂動、およびこうして解剖、サブの巨視的スケールで特に意識を提供するメカニズムグローバル脳ダイナミクス。臨床的に、全身麻酔は催眠/無意識、不動、鎮痛の状態として定義することができ、豊富、最も使用され、最も安全な医療介入の 1 つに残る。にもかかわらず、最終的な結果の効率の明快さと、様々 なタイプの麻酔による無意識1に上昇を与えるエージェントのアクションのメカニズムに関する大きな不確実性が残っています。
麻酔薬は、静脈内のエージェントに分けることができます特にプロポ フォールとバルビツール酸塩、またはイソフルラン、セボフルランなど揮発性/気体エージェント キセノン (Xe) と亜酸化窒素 (N2O)。麻酔の薬理学は、麻酔作用にリンクとして識別される複数の細胞内標的でも確立されています。ほとんどのエージェント γ-Amino-Butyric-Acid-(GABA) 受容体を介した活性、作動を介して主日付法について検討しました。コントラスト、解離剤ケタミン Xe と N2O は N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA) グルタミン酸受容体2,3を主にターゲットにその効果を発揮すると考えられています。その他の重要な薬理学的目標にはしかし麻酔作用への貢献の範囲の (の包括的なレビューを参照してくださいとらえどころのないままカリウム チャネル、アセチルコリン受容体と残グルタミン酸受容体、AMPA とカイニン酸が含まれます4)。
作用機序と様々 なタイプのエージェントの観察された生理学的および神経効果の変動の程度は、困難な意識処理に与える影響についての一般的な結論の導出をレンダリングします。Gaba 作動性のエージェントによって引き起こされる意識 (LOC) の損失通常グローバル変更脳活動の特徴です。これは明らかに高振幅、低周波のデルタの出現 (δ、0.5-4 Hz) 波、高周波、低速波に類似した脳波 (EEG)、ガンマ (γ, 35-45 Hz) 活動の減少睡眠5,6と同様脳血流とグルコース代謝5,6,7,8,9,10、11,12 の広範な削減.Boverouxら。13機能磁気共鳴イメージ投射 (fMRI) を用いたプロポ フォール麻酔下州立機能的結合を安静時に有意な減少を示すことによってこのような観測に追加されます。対照的に、解離性麻酔薬収量少ない脳活動に及ぼす影響のプロファイルをオフにします。脳血流とグルコース代謝14,15,16,17,18,19の増加に関連付けられているいくつかのケースで 20,21レックスと同僚の22と Xe の影響を見て Laitio と同僚の23,24で研究しながら提供両方の証拠が増加し、脳を減少活動。脳波信号25,26,27,28に及ぼす影響と同様の不規則性を見ることができます。ジョンソンら。29低周波バンド デルタと同様高密度 Xe 麻酔反対観察 N2O デルタのために作られた中の脳波研究で高い周波数バンド ガンマのようにシータの総消費電力の増加を示したシータとアルファ周波数バンド30,31と高い周波数32xe。アルファの Xe が電気頭皮活性に及ぼす影響のような変動を観察できるし、ベータ周波数範囲も両方が報告されている33と削減量の34増加します。
上記の相違にもかかわらず、画像は脳部位間の機能的結合の変化を見てしようと 1 つのエージェントの間でより一貫性になるを開始します。ただし、措置は、空間的または時間的解像度に対して必ずしも譲歩の様相に主に制限されています。脳波を用いた研究が、はっきりと程度には一貫性があり、35プロポ フォール、セボフルラン36 N2O37と麻酔・鎮静の中に機能的ネットワークのトポロジカルな構造の変化を明らかにするため、広く間隔をあけられたセンサー レベルの脳波データは意味を定義し、対応する機能的ネットワークの頂点を描く空間解像度が不足しています。逆に、fMRI 及び陽電子放射断層撮影 (PET)、優れた空間分解能を利用した研究が脳波13,38,39 の大規模機能接続で同様の位相変化を検索します。41,, ,40しかし持っている位相-振幅のアルファ (8-13 Hz) の脳波バンドと他の力学現象の重要な署名として浮上している結合を特徴づける時間分解能が不足しています。麻酔作用12,42。また、これらの措置が、電磁的神経活動43直接評価は行いません。
したがって、麻酔薬のアクションに関連付けられた巨視的プロセスの理解を進める意味深長、前述の調査の制限必要がありますに対処する;麻酔剤および非侵襲的測定の不十分な時空間的解像度の制限の報道。これに基づき、著者概要気体の解離性麻酔剤の管理方法同時に脳磁図 (MEG) と開発されている健常者の脳波 Xe と N2o.
MEG は、ミリ秒の範囲は、時間分解能の脳波以外だけ侵襲神経生理学的手法として利用されています。脳波には、生成される皮質活動の低域通過フィルターとして機能し、メグはこの問題、容積伝導44号に大いにより少なく敏感な頭蓋骨によって電場のぶれの問題があります。メグが高いが、それを主張することができます空間定位脳波45,46よりソースと。メグはしかし、脳波は真の参照無料レコーディング37,47, を許可しません。Meg も通常活動を記録皮質脳波、高ガンマ線は48(通常 70 90 Hz) よりもはるかに広い周波数範囲で Xe29および N を含む麻酔剤の催眠効果に関与することが示唆されています。2O28。MEG メグは主に細胞内電流46,によって生成された磁場を反映しているに対し細胞外の電流に関連する脳波と脳波によって伝えられることを褒め神経生理学的活動を提供しています49。 さらに、メグは電気生理学的活動、皮質に接線方向に特に敏感な脳波は大抵放射状皮質49に細胞の活動を記録しながら。超添加物の利点の50は、脳磁図、脳波データを合成すること。
次の原則の理由のため、気体の解離剤 Xe と N2O の分野: 無臭 (Xe) または本質的に無臭 (N2O)、したがって、制御条件で採用する場合存在下で容易に利用できます。サブ臨床濃度。さらに、リモート管理と彼らの弱い心臓性呼吸抑制作用の61のための実験環境の監視に適しています。キセノンと低い範囲 N2O、比較的低い最小値を保持-肺胞濃度 (MAC)-目を覚まし、患者の 50% がそれぞれ 32.6 ± 6.151と52 63.3 ± 7.1 の値で口頭でのコマンドに応答しなくなります。Xe と N2O にもかかわらず両方 NMDA 受容体拮抗薬であること、彼らは異なる脳波を調節する - Xe は、典型的な gaba 作動性エージェント、バイスペクトラル ・ インデックス33,53,54 を使用して監視するときのように動作するが表示されます(電気麻酔の深さを監視するために使用するいくつかのアプローチの 1 つ)。対照的に、N2O 効果を生成それほど明白脳波悪い、それがすべてでは、26のバイスペクトラル ・ インデックスを使用して監視をされている場合。Xe 他の解離性のエージェントに報告された脳波プロパティが異なるより一般に調査の gaba 作動性エージェントに類似した特性を所有しているので、その電気生理学的研究が重要な明らかにする潜在的な意識と対応する機能的なネットワークの変化に関わる神経基盤に関連する機能。NMDA 受容体で動作するエージェントが明らかにするより通常と変更された意識を生後脳ネットワークについて NMDA 受容体を介した重要な役割を与えられた学習とメモリとの関係の役割の範囲内での活動を果たしている可能性が高い統合失調症とうつ病の80を含む精神疾患。
本稿は、メグと脳波を同時に記録しながら非病院環境での気体の麻酔剤の配信に関連付けられている要求の厳しい、複雑なデータ収集の手順に重点を置いた。センサー レベルで基本的なデータ解析を概説し、最小限の頭の動きと高品質のレコーディングを得られることを示す例のデータを提供します。通常実行されるこの種のデータを使用して後続のソース画像および/または機能接続分析のための多くの潜在的な方法が説明されていないこれらのメソッドも文献に記載されてのためのさまざまなオプションと解析55,56。

<table><tbody><tr><td>Neuromag TRIUX 306チャンネルMEGシステム</td><td>スウェーデン・ストックホルム・エレクタ・オイ</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Polhemus Fastrak 3Dシステム</td><td>アメリカ・バーモント州ポレムス</td><td>該当なし</td><td></td></tr><tr><td>MEG対応 ER-1インサートヘッドホン</td><td>Etymotic Research Inc., IL, アメリカ</td><td>該当なし 低</td><td></td></tr><tr><td>密度フォームヘッドキャップ・MEG対応</td><td>該当なし</td> N<td>/A</td><td>研究チームによるカスタムメイド</td></tr><tr><td>ハーネス・MEG互換性のある</td><td>N/A</td><td></td><td>~3 m 長さ ~ 5 cm、布/ジュート ストリップで MEG チェア上の参加者の位置を固定</td></tr><tr><td>Ambu Neuroline 720 Single Patient Surface Electrodes</td><td>Ambu, Copenhagen, Denmark</td><td>72015-K10</td><td></td></tr><tr><td>3.0T TIM Trio MRI system</td><td>Siemens AB, Erlangen, GERMANY</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Asalab amplifier system</td><td>ANT Neuro, Enschede, NETHERLANDS</td><td>N/A</td><td>このシステムは製造されなくなり、64チャンネルEEGO脳波増幅器に廃止されました</td></tr><tr><td>64チャンネルWaveguard EEGキャップ、MEG互換 ANT</td><td>ニューロン、エンスヘーデ、オランダ</td><td>CA-138</td><td>サイズ ミディアム</td></tr><tr><td>磁気シールドコードレスバッテリーボックス</td><td>ANTニューロン、エンスヘーデ、オランダ</td><td>N / A</td><td>磁気シールドはメーカーから提供されていません&ndash;研究チームによって変更されました</td></tr><tr><td>OneStep ClearGel 電極ゲル</td><td>H+H Medizinprodukte GbR, Munster, GERMANY</td><td>154547</td><td></td></tr><tr><td>Akzent Xe Color Anesthesia Machine</td><td>Stephan GmbH, Gackenbach, GERMANY</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Omron M6-Comfort Blood Pressure Monitor</td><td>Omron Healthcare, Kyoto, JAPAN</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>キセノンガス (純度99.999%)</td><td>Coregas, Thomastown, VIC, AUSTRALIA</td><td>N/A</td><td>参加者あたり約 40 L (SATP) を使用すると推定</td></tr>しています <tr><td>医療亜酸化窒素</td><td>コアガス、トーマスタウン、ビクトリア州、オーストラリア</td><td>N/A</td><td>x2 G サイズ シリンダー</td></tr><tr><td>医療酸素</td><td>コアガス、トーマスタウン、ビクトリア州、オーストラリア</td><td>N/A</td><td>x2 G サイズ シリンダー</td></tr><tr><td>医療エア</td><td>コアガス、トーマスタウン、ビクトリア州、オーストラリア</td><td>N/A</td><td>x2 G サイズ</td></tr><tr><td>シリンダー フィルター 呼吸器 &HMES with Capno Port Hypnobag</td><td>Medtronic, MN, USA</td><td>352/5805</td><td></td></tr><tr><td>Yankauer High Adult</td><td>Medtronic, MN, USA</td><td>8888-502005</td><td></td></tr><tr><td>Quadralite EcoMask 麻酔マスク</td><td>Intersurgical Australia Pty Ltd</td><td>7093000/7094000</td><td>サイズ 3 およびサイズ 4</td></tr><tr><td>サクション キャニスター Disp 1200 mL Medival Guardian</td><td>Cardinal Health, OH, USA</td><td>65651-212</td><td></td></tr><tr><td>カテーテルマウント内線4-13 cm&nbsp;90A elbow</td><td>Medtronic, MN, USA</td><td>330/5667</td><td></td></tr><tr><td>Catheter IV Optiva 24g x 19 mm Yellow St Su</td><td>Smiths Medical, MN, USA</td><td>5063-INT</td><td></td></tr><tr><td>Dexamethasone Mylan Injection Vials (4 mg/1 mL)</td><td>Alphapharm Pty Ltd, Sydney, AUSTRALIA</td><td>400528517</td><td></td></tr><tr><td>Ondasetron (4 mg/2 mL)</td><td>Alphapharm Pty Ltd, Sydney, AUSTRALIA</td><td>400008857</td><td></td></tr><tr><td>医療用蘇生カート</td><td></td><td></td><td>医療用蘇生カートは、ドキュメント「蘇生の基準:臨床実践と教育;2014年6月)は、オーストラリアとニュージーランドの蘇生評議会によって承認され、特にオーストラリアとニュージーランドの麻酔医大学を含む複数の専門医療機関によって承認されています。これには、必要なすべての気道および循環器装置、および非臨床環境での完全な心肺蘇生法とサポートを可能にする関連する薬剤が含まれています。&nbsp;詳細については、https://resus.org.au/standards-for-resuscitation-clinical-practice-and-education/</td></tr> <tr><td>Maxfilter Version 2.2</td><td>Elekta Oy, Stockholm, SWEDEN</td><td>N/A</td><td>Elekta's Neuromag TRIUX MEGシステムに付属するデータ分析ソフトウェアをご覧ください。</td></tr></tbody></table>

気体の麻酔薬は、キセノンと亜酸化窒素の健康なボランティアの管理中に記録脳波電磁

Recording Brain Electromagnetic Activity During the Administration of the Gaseous Anesthetic Agents Xenon and Nitrous Oxide in Healthy Volunteers

麻酔は恐らく間違いなくグローバル意識/無意識の神経機構を研究する唯一の組織的な方法の 1 つを提供します。しかし、解離性の N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA) の効果中、γ-Amino-Butyric-Acid-(GABA)-receptor-agonist-based の麻酔薬の研究にまでに閉じこめられていた、ほとんどのニューロ イメージングまたは人間の神経生理学的調査受容体拮抗薬による麻酔薬ケタミン、亜酸化窒素 (N2O) とキセノン (Xe) はほとんど分かっていません。本稿では、ガス麻酔薬 N2O の Xe 吸入中に脳磁図 (MEG) と健常者の脳波 (EEG) の同時記録を基になるメソッドについて説明します。脳磁図、脳波データを組み合わせることにより、高で麻酔中に電磁的な脳活動の評価と適度な時間、空間的な解像度。ここで詳細なプロトコル、複数のレコーディング セッションで洗練されたメグ スキャナー ルーム、データ収集と基本的なデータ分析の被験者募集、麻酔機器のセットアップを含むについて述べる。このプロトコルでは、各参加者は Xe と N2O の繰り返し測定のクロス オーバー設計のさまざまなレベルに公開されます。ステップごとの増加に関連するベースラインの公開録音参加者を次に影響を与えた Xe と N2O の 8、16、24、42% と 16、32、47% の濃度, 応答性のレベルを追跡する時間、聴覚連続遂行課題 (カ国です)。生データ、スペクトルの形状、頭の動きの最小化と聴覚誘発反応の明確なレベル依存効果のセンサー レベルのプロパティを強調表示するレコーディングの数の結果が掲載されています。このパラダイムでは、揮発性および静脈麻酔薬に使用するために容易に合わせることができる気体の麻酔薬のさまざまな種類のアクションに関連付けられている電磁信号の記録への一般的なアプローチについて説明します。記載されている方法はスペース イメージング法と機能ネットワーク解析を含む方法論の拡張機能を有効にする麻酔のマクロ スケールのメカニズムの理解に貢献できると期待されます。

このセクションは同時録音の典型的な特徴を示すために 1 つの主題から得られたデータを利用し、誘導される麻酔薬のより良い理解を貢献するこのような情報の潜在的な意識の変容状態。ため、博覧会を簡略化の結果を表示 i) 後抗嘔吐管理ベースライン (基準 3) の録音 ii) 0.75 等 MAC 目を覚ましピーク濃度 (レベル 3) N2O (47%)、Xe (24%)、および iii) 42% (ピーク Xe ガス濃度レベル 4)。レベル 3 と 4 は、彼らは、N2O、Xe、それぞれ考慮最高の定常状態レベルに選ばれました。また、レベル 4 Xe は、応答性、N2o. 通常達成可能ではない状態の明確な損失を伴います
頭の動きの範囲を明確に説明するためにすべて 5 HPI コイルの絶対位置は、複数のレコーディング中に時間の関数として表示されます。図 4<...

同時脳磁図、脳波、異なる麻酔によって引き起こされる意識の削減のマクロ スケールの一般的かつ明確なメカニズムを検索する便利なツールを提供します。本稿は、N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA)-receptor-antagonist-based 麻酔中にキセノンと亜酸化窒素の吸入による健康な人間からそのようなデータの記録を基になる経験的な方法を示しています。

Anesthesia arguably provides one of the only systematic ways to study the neural correlates of global consciousness/unconsciousness. However to date most ...

この実験の目的は、2 つのガス状解離剤キセノンと亜酸化窒素の健康な参加者への投与に応じた脳の電磁活動の変化を特徴付けることです。実験は複雑なため、機器のセットアップの大部分は参加者が到着する前に行うことが重要です。これらの中で最も重要なのは、磁気シールドルームまたはMSRでのEEGシステムの構成です。EEGアンプは、参加者からできるだけ離れたMSRに配置され、内蔵バッテリーまたは外部シールドバッテリーボックスのいずれかを使用してDC電源で動作するように構成する必要があります。アンプからデータロギングコンピュータへの光ファイバー結合が動作しているかどうかを確認する必要があります。最後に、MSRのビデオカメラは、医師の麻酔科医が参加者の呼吸状態と気道状態を明確に監視できるように、その視野が参加者の顔と上部胸部をはっきりと捉えるように構成する必要があります。一貫性のある比較可能なデータを取得するために、参加者は最初にインタビューを受け、研究の適格性を確認します。参加者は、20 歳から 40 歳までの健康な男性で、精神医学的または神経学的状態がなく、薬物またはアルコールの使用歴がなく、呼吸器疾患または心臓疾患がない必要があります。参加者は、実験当日にきれいに髭を剃り、少なくとも 6 時間絶食した後に到着しなければなりません。高品質の脳波記録を確保するために、被験者の髪は最近コンディショナーなしで洗ったこと、および頭皮をしっかりとブラッシングして乾燥した皮膚や古い皮膚を取り除くことをお勧めします。MEG対応の高密度脳波キャップは、導電性ゲルを適切に使用して適用されます。その後、ヘッドポジションインジケータコイルは、EEGキャップの所定の位置にしっかりと取り付けられます。次に、すべての補助生体電位電極を被験者の顔と体の指定された位置に適用します。その後の解析では、すべての電極とHPIコイルの位置を正確に登録し、軌道、鼻嶺、頬の輪郭をデジタル化して、その後の構造MRIとの同時登録を行うことが重要です。2つの電極がオトガイ下に配置され、安静時の筋緊張を記録します。眼電図またはEOG記録は、目の上下にさらに2つの電極を配置することによって行われます。そして最後に、3誘導心電図の導出は、左右の手首屈筋表面の電極によって構成されます。次に、EEG電極のインピーダンスが5キロオーム未満であることを確認して、忠実度の高い記録を実現する必要があります。実験の持続時間と投与されたガスの鎮静効果により、頭の動きを最小限に抑えることが重要になります。頭の横方向の動きを減らすためにメモリーフォームヘッドブレースが適用され、ジュートハーネスが体に結ばれて垂直方向の動きを最小限に抑えます。目を閉じた安静状態とベースラインの聴覚連続パフォーマンスタスクの記録が実行されるようになりました。麻酔ガスの投与は、常に医師の麻酔科医によって監督されることが非常に重要です。患者のモニタリングだけでなく、医師の麻酔科医の役割には、この場合にキセノンの送達と監視に特化した麻酔ガス送達ユニットの適切な構成を確保することが含まれます。医師の麻酔科医は、麻酔器をテストし、マスクが快適にフィットし、漏れていないことを確認し、ガスの流れを調整し、カニューレを挿入し、制吐剤を投与し、100%酸素で脱窒素を開始します 参加者がMSRに座っている状態で 最終的な制吐剤後のベースラインデータ収集とガス投与プロトコルの開始。この段階で、参加者はMSRに快適に座り、脱窒素化され、デキサメタゾンとオンダンセトロンを投与され、ガス投与による有害な吐き気や嘔吐のリスクを最小限に抑えます。MSRのドアが閉まる前に、麻酔看護師またはその他の適切な訓練を受けた医療専門家が参加者の隣に座っています。血圧カフが接続されていること、ボタンの応答ボックスが快適に配置されていること、つま先または指のパルスオキシメータがしっかりと固定されていることを最終チェックします。次に、プロトコルは、血液-脳-ガスの平衡を確保するために、キセノンガスの段階的なレベルを段階的に増加させる4つのEqui-MACのアウェイク、またはそれぞれ15分間にわたって3つの段階的な亜酸化窒素レベルを送達します。各レベルには、目的のガス濃度に達したときに5分間の定常状態が含まれ、その後に10分間のウォッシュアウト期間が続く必要があります。すべてのレベルで、酸素、二酸化炭素、キセノンまたは亜酸化窒素のレベルが継続的に監視され、電子的に記録されます。各レベルの終わりに、参加者はより高いレベルに進む前に簡単に評価されます。なぜなら、反応性の喪失が達成される最も高いキセノンレベルでは、気道閉塞が容易にかつ予期せず発生する可能性があり、必要なすべての行動を直ちに講じるためには、MSRの内外で資格のある担当者が被験者を綿密に監視し、継続的に評価する必要があるからです。実験の終了時に、医師の麻酔科医が MSR に入り、患者と報告します。その後、参加者は MSR の外に連れ出され、装置が取り外され、標準的な術後麻酔治療が実施されます。参加者が出発する前に、親戚や友人と一緒に安全に帰宅できることを確認してください。次の 24 時間以内に、参加者は手順とその後遺症に関するアンケートに記入する必要があります。このビデオは、主に脳波とMEGの同時データを記録しながらガス状麻酔を投与する方法を説明するために用意されているため、非常に基本的なデータ分析と代表的な結果のみを提示し、視聴者に記録されたデータがどのように見えるべきかを明確に理解することができます。基本的な結果は、頭の動き、ガス濃度の時間経過、および聴覚タスクの精度の例を示しています。フィルタリングされたアーティファクトフリーのEEGおよびMEGデータ。EEGおよびMEGスペクトルとパワートポグラフィー。ベースラインとガス投与中の両方で聴覚誘発反応。基本的な結果を作成するために、データ分析ソフトウェアプラットフォームとツールボックスの組み合わせを使用して、次のパイプラインが採用されます。生のMEGおよびEEGデータは、それぞれfifおよびcntファイル形式で保存されます。頭の動きは、MaxFilterソフトウェアと著者が作成したスクリプトを使用して計算され、どちらもコルトニアン空間からの頭の動きをデカルト座標に変換するために使用されます。次に、聴覚タスクの精度と反応時間が計算され、頭の動きとガス濃度の時系列に合わせて時間調整され、EEGおよびMEGデータをさらに処理する前にデータ品質を評価します。データのタイムアライメントは、記録されたトリガー時間に基づいています。通常、ベースライン状態では頭の動きは最小限に抑えられますが、解離状態または鎮静状態に関連するガスレベルが高いほど、より多くの動きが発生する傾向があります。これは、たとえば、上の図が頭の動きを示し、下の図がガス濃度と聴覚タスクの精度を示している42%キセノンの記録で見ることができます。応答性の喪失は 7.5 分から 12.5 分の間に発生することに注意してください。頭の絶対的な動きが5ミリメートル未満であることは、ソースイメージングの目的では許容できると考えられています。移動が 5 mm を超えるデータ セグメントは無視されます。MEGおよびEEGデータの前処理には、最初に不良チャネルの選択が含まれます。これに続いて、tSSSアルゴリズムを使用して、外部ソースによるMEG記録からのアーティファクトを削除します。処理パイプラインの残りの部分では、データ分析ソフトウェアプラットフォームと分析用の関連ツールボックスを使用します。バンドパスフィルタリングとノッチフィルタリングは、MEGデータとEEGデータの両方に適用され、関心のある周波数帯域に分析を集中させます。アーティファクトを含むデータ内の期間は、目視検査に基づいて拒否され、頭の動きが過度に変化する期間も削除されます。その後、フィルタリングされたアーチファクトフリーのMEGおよびEEGデータを視覚化し、麻酔薬による変化に関連付けることができます。次に、各センサーの振幅スペクトルと、すべてのセンサーのスペクトルバンドパワートポグラフィーが、MEGデータとEEGデータの両方について計算されます。異なるセンサー位置での振幅スペクトルを可視化することで、異なる麻酔薬レベルが信号スペクトルに及ぼす影響の観察が容易になります。異なる周波数帯域(この場合はアルファバンド)のセンサーレベルの電力トポグラフィーを視覚化することで、さまざまな麻酔薬レベルが活動の空間パターンに及ぼす影響を観察することができます。フィルタリングされたアーティファクトのないMEGおよびEEGデータは、聴覚トーンの伝達時間にリンクされたトリガーを使用してエポックされます。次に、平均聴覚誘発反応は、サンプル平均化で経時的に構築されます。センサーレベルの聴覚誘発反応を視覚化することで、麻酔薬が脳の反応性に及ぼす影響を特徴付けることができます。特に、最初に誘発された反応の覚醒と、その後に誘発された反応ピークの消失は、高ガス濃度に起因します。この基本的な分析の後に実行できる、他にも多くの興味深い分析手順があります。文献には多くのオプションが提示されているため、ここでは詳しく説明しません。このようなオプションには、ビームフォーミングを使用したMEGおよびEEGソースイメージングや、脳活動と脳の解剖学的構造との関係をよりよく理解するための最小ノルム推定が含まれます。センサーまたはソースレベルの機能的コネクティビティ解析により、麻酔作用に関連する脳ネットワークの変化を解明することができます。また、センサーまたはソースレベルの聴覚誘発反応に分析を集中させるか、聴覚刺激とは無関係に連続データを見て、麻酔薬によって誘発される全体的な脳ダイナミクスの変化を特定するオプションもあります。麻酔薬による意識低下のマクロスケールのメカニズムはよく理解されていません。文献からの証拠は、麻酔薬による意識低下の根底にある機能的接続性の崩壊を強く示唆しています。麻酔薬にはさまざまな分子標的があり、EEGとMEGに対する巨視的な影響はさまざまですが、すべての麻酔薬に普遍的または共通のマクロスケールメカニズムが存在するかどうかはまだ解決されていません。ここでは、推定される NMDA 受容体拮抗薬であるキセノンと亜酸化窒素を使用してガス麻酔を行うためのプロトコルを概説し、同時に MEG データと EEG データを記録します。この方法は、同時に記録されたMEGおよびEEGデータに対するさまざまなガス状および揮発性物質の研究を促進し、したがって、麻酔薬による意識低下の普遍的なメカニズムの探索を促進します。

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神経科学

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過偏波129Xe磁気共鳴画像法(MRI)は、肺機能の局所的に分解された側面を研究するための方法です。この作業は、パルスシーケンス設計、129Xe線量の準備、スキャンワークフロー、および被験者の安全性モニタリングのベストプラクティスに特に注意を払って、肺換気の過分極129XeMRIのエンドツーエンドの標準化されたワークフローを提示します。...

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言語の進化を研究するためには、ヒトの脳のメカニズムとヒト以外の霊長類の脳のメカニズムを比較することが重要です。私たちは、覚醒状態の動物の脳波を非侵襲的に測定する方法を開発しました。これにより、人間と動物に害を与えることなく、長期的に人間と動物の脳波データを直接比較することができます。...

覚醒したマーモセットにおける脳波測定 同種の発声を聞く 

このプロトコルは、頭部固定マウスの脳幹から in vivoで高密度の単一ニューロン記録を取得する方法を説明する。このアプローチは、全身麻酔前および全身麻酔中に、腹外側水道周囲灰色 (急速眼球運動 (REM) 睡眠中に不活性な脳幹領域)...

頭部固定マウスの脳幹からの急性単一ユニット多電極記録

薬物自己投与と超音波発声は（USV）、動物研究における行動評価など、まれに組み合わせて使用​​されています。この記事の目的は、薬物経験する感情の応答を評価するための薬物自己投与の手続き時の記録USVsの利点を説明することです。...

ラットの薬物自己投与時の超音波発声の評価

学ぶキセノンと亜酸化窒素の麻酔下における脳電磁活動の変化を、MEGとEEGを同時記録して健康な被験者で評価する方法。この技術は意識のメカニズム解明に貢献します。

気体の麻酔薬は、キセノンと亜酸化窒素の健康なボランティアの管理中に記録脳波電磁

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