크 세 논 가스 마 취 에이전트 및 건강 한 지원자에서 질소 산화물의 관리 동안 녹음 두뇌 전자기 활동

이 실험의 목적은 양방향 반복 측정 크로스오버 설계에서 건강한 참가자에게 두 가지 기체 해리제인 크세논과 아산화질소를 투여한 것에 대한 반응으로 뇌 전자기 활동의 변화를 특성화하는 것입니다. 실험의 복잡성으로 인해 대부분의 장비 설정이 참가자가 도착하기 전에 이루어지는 것이 중요합니다. 이 중 가장 중요한 것은 자기 차폐실 또는 MSR에서 EEG 시스템을 구성하는 것입니다.

EEG 증폭기는 참가자로부터 가능한 한 멀리 떨어진 MSR에 배치되며 내장 배터리 또는 외부 차폐 배터리 상자를 사용하여 DC 전원에서 작동하도록 구성해야 합니다. 증폭기에서 데이터 로깅 컴퓨터로의 광섬유 커플링이 작동하는지 확인해야 합니다. 마지막으로, MSR의 비디오 카메라는 마취과 의사가 참가자의 호흡기 및 기도 상태를 명확하게 모니터링할 수 있도록 시야각이 참가자의 얼굴과 상흉부를 명확하게 캡처하도록 구성해야 합니다.

일관되고 비교 가능한 데이터를 얻기 위해 참가자는 먼저 인터뷰를 통해 연구에 대한 적격성을 확인합니다. 참가자는 20세에서 40세 사이의 건강한 남성이어야 하며 정신 질환 또는 신경학적 질환이 없고, 최근 약물 또는 알코올 사용 병력이 없으며, 호흡기 또는 심장 질환이 없어야 합니다. 참가자는 실험 당일에 깨끗하게 면도하고 최소 6시간 동안 금식한 상태로 도착해야 합니다.

고품질 EEG 기록을 보장하기 위해, 피험자의 모발을 컨디셔너 없이 최근에 감고 두피를 단단히 빗어 건조하거나 각질된 피부를 제거하는 것이 좋습니다. MEG 호환 가능한 고밀도 EEG 캡은 전도성 젤을 적절하게 사용하여 적용됩니다. 그런 다음 헤드 위치 표시기 코일이 EEG 캡의 미리 정의된 위치에 단단히 부착됩니다.

그런 다음 모든 보조 생체 전위 전극을 피험자의 얼굴과 신체의 지정된 위치에 적용합니다. 후속 분석을 위해서는 모든 전극 및 HPI 코일 위치를 정확하게 등록하고 안와, 코 융기 및 뺨의 윤곽을 디지털화하여 구조적 MRI와 후속 공동 정합을 수행하는 것이 중요합니다. 휴지 근육 긴장도를 기록하기 위해 두 개의 전극이 정신 아래에 배치됩니다.

심전도 또는 EOG 기록은 눈 위와 아래에 두 개의 추가 전극을 배치하여 이루어집니다. 마지막으로, 3-리드 ECG 유도는 왼쪽 및 오른쪽 손목 굴곡근 표면의 전극에 의해 구성됩니다. 그런 다음 EEG 전극 임피던스가 5킬로옴 미만으로 확인되어 고충실도 기록을 생성해야 합니다.

실험 기간과 투여된 가스의 진정 효과로 인해 머리 움직임을 최소화하는 것이 매우 중요합니다. 측면 머리 움직임을 줄이기 위해 메모리 폼 헤드 브레이스를 적용하고, 수직 움직임을 최소화하기 위해 몸에 황마 하네스를 묶습니다. 이제 눈을 감고 쉬는 상태와 기준선 청각 연속 수행 작업 기록이 수행됩니다.

마취 가스의 투여는 항상 마취과 의사의 감독을 받는 것이 매우 중요합니다. 환자 모니터링뿐만 아니라 마취과 의사의 역할에는 크세논을 전달하고 모니터링하기 위해 이 경우에 특화된 마취 가스 전달 장치의 적절한 구성을 확인하는 것이 포함됩니다. 마취과 의사는 마취 기계를 테스트하고, 마스크가 편안하게 맞고 누출되지 않는지 확인하고, 가스 흐름을 조정하고, 캐뉼라를 삽입하고, 항구토제를 투여하고, 최종 항구토 방지 기준선 데이터 수집 및 가스 투여 프로토콜이 시작되기 전에 참가자가 MSR에 앉은 상태에서 100% 산소로 탈질소화를 시작합니다.

이 단계에서 참가자는 가스 투여로 인한 불리한 메스꺼움이나 구토의 위험을 최소화하기 위해 탈질소 처리 및 덱사메타손과 온단세트론을 투여한 후 MSR에 편안하게 앉을 수 있습니다. MSR 도어가 닫히기 전에 마취 간호사 또는 기타 적절하게 훈련된 의료 전문가가 참가자 옆에 앉습니다. 혈압 커프가 연결되어 있는지, 버튼 응답 상자가 편안하게 배치되었는지, 발가락이나 손가락의 맥박 산소 측정기가 단단히 고정되어 있는지 최종 확인합니다.

그런 다음 프로토콜은 혈액-뇌-가스 평형을 보장하기 위해 각각 15분 동안 단계적으로 증가하는 4개의 Equi-MAC 각성 수준 또는 3개의 단계적 아산화질소 수준을 점진적으로 증가시킵니다. 각 레벨은 원하는 가스 농도에 도달했을 때 5분의 정상 상태를 포함해야 하며 10분의 세척 기간이 뒤따라야 합니다. 모든 수준에서 산소, 이산화탄소, 크세논 또는 아산화질소 수준은 지속적으로 모니터링되고 전자적으로 기록됩니다.

각 레벨이 끝날 때 참가자는 더 높은 레벨로 진행하기 전에 간단히 평가를 받습니다. 반응성 상실이 달성되는 가장 높은 크세논 수준에서는 기도 폐쇄가 즉시 예기치 않게 발생할 수 있기 때문에 필요한 모든 조치를 즉시 취하기 위해 MSR 안팎에서 자격을 갖춘 직원이 피험자를 면밀히 모니터링하고 지속적으로 평가해야 합니다. 실험이 끝나면 마취과 의사가 MSR에 들어가 환자와 함께 브리핑합니다.

그런 다음 참가자는 MSR 밖으로 나와 장치를 제거하고 표준 수술 후 마취 관리를 받습니다. 참가자가 떠나기 전에 친척이나 친구와 함께 집으로 안전하게 여행할 수 있는지 확인하십시오. 앞으로 24시간 이내에 참가자는 절차 및 후유증에 관한 설문지를 작성해야 합니다.

이 비디오는 주로 EEG 및 MEG 데이터를 동시에 기록하면서 기체 마취를 전달하는 방법을 설명하기 위해 준비되었으므로 매우 기본적인 데이터 분석 및 대표 결과만 제시하여 기록된 데이터가 어떻게 보여야 하는지에 대한 명확한 아이디어를 제공합니다. 기본 결과는 머리 움직임, 가스 농도 시간 경과 및 청각 작업 정확도의 예를 보여줍니다. 필터링된 아티팩트 없는 EEG 및 MEG 데이터; EEG 및 MEG 스펙트럼 및 전력 지형; 청각은 기준선과 가스 투여 중 모두에 대한 반응을 불러일으켰습니다. 기본 결과를 생성하기 위해 데이터 분석 소프트웨어 플랫폼과 도구 상자의 조합을 사용하여 다음 파이프라인을 사용합니다.

원시 MEG 및 EEG 데이터는 각각 fif 및 cnt 파일 형식으로 저장됩니다. 머리 움직임은 MaxFilter 소프트웨어와 저자가 작성한 스크립트를 사용하여 계산되며, 둘 다 코르토니안 공간에서 데카르트 좌표로 머리 움직임을 변환하는 데 사용됩니다. 그런 다음 EEG 및 MEG 데이터를 추가로 처리하기 전에 데이터 품질을 평가하기 위해 머리 움직임 및 가스 농도 시계열에 맞춰 청각 작업 정확도 및 반응 시간을 계산하고 시각화합니다.

데이터의 시간 정렬은 기록된 트리거 시간을 기반으로 합니다. 일반적으로 기준선 조건에서는 머리의 움직임이 최소화되는 반면, 더 많은 해리 또는 진정 상태와 관련된 더 높은 가스 수준에서 더 많은 움직임이 발생하는 경향이 있습니다. 예를 들어 42% 크세논 녹음에서 상단 그림은 머리의 움직임을 보여주고 하단은 가스 농도 및 청각 작업 정확도를 보여줍니다.

응답 손실은 7.5분에서 12.5분 사이에 발생합니다. 5mm 미만의 절대 머리 움직임은 소스 이미징 목적으로 허용되는 것으로 간주됩니다. 움직임이 5mm보다 큰 데이터 세그먼트는 무시됩니다.

MEG 및 EEG 데이터의 전처리에는 처음에 불량 채널 선택이 포함됩니다. 그 다음에는 tSSS 알고리즘을 사용하여 외부 소스로 인한 MEG 기록에서 아티팩트를 제거합니다. 처리 파이프라인의 나머지 부분에는 분석을 위한 데이터 분석 소프트웨어 플랫폼 및 관련 도구 상자의 사용이 포함됩니다.

대역 통과 및 노치 필터링은 MEG 및 EEG 데이터 모두에 적용되어 관심 주파수 대역에 대한 분석에 초점을 맞춥니다. 아티팩트가 포함된 데이터의 기간은 육안 검사를 기반으로 거부되며, 과도한 머리 움직임 변화와 관련된 기간을 제거합니다. 그런 다음 필터링된 아티팩트가 없는 MEG 및 EEG 데이터를 시각화하고 마취로 인한 변화와 관련시킬 수 있습니다.

그런 다음 각 센서에 대한 진폭 스펙트럼과 모든 센서의 스펙트럼 대역 전력 토폴로지가 MEG 및 EEG 데이터 모두에 대해 계산됩니다. 다양한 센서 위치에서 진폭 스펙트럼을 시각화하면 신호 스펙트럼에 대한 다양한 마취 수준의 효과를 쉽게 관찰할 수 있습니다. 서로 다른 주파수 대역(이 경우 알파 대역)에서 센서 수준 전력 토폴로지를 시각화하면 공간적 활동 패턴에 대한 다양한 마취 수준의 영향을 관찰할 수 있습니다.

그런 다음 필터링된 아티팩트가 없는 MEG 및 EEG 데이터는 청각 톤 전달 시간과 연결된 트리거를 사용하여 epoched됩니다. 그런 다음 평균 청각적 유발 반응은 샘플 평균화에서 시간을 통해 구성됩니다. 센서 수준의 청각 유발 반응을 시각화하면 마취제가 뇌의 반응성에 미치는 영향을 특성화할 수 있습니다.

특히, 처음에 유발된 반응의 각성과 나중에 유발된 반응의 소멸은 높은 가스 농도로 인해 최고조에 달합니다. 이 기본 분석 이후에 수행할 수 있는 다른 많은 잠재적인 흥미로운 분석 단계가 있습니다. 문헌에 제시된 많은 옵션이 있다는 점을 감안할 때 여기서는 자세히 다루지 않습니다.

이러한 옵션에는 뇌 활동과 뇌 해부학 간의 관계를 더 잘 이해하기 위해 빔포밍 또는 최소 노름 추정을 사용하는 MEG 및 EEG 소스 이미징이 포함됩니다. 센서 또는 소스 수준의 기능 연결성 분석은 마취 작용과 관련된 뇌 네트워크의 변화를 밝힐 수 있습니다. 또한 센서 또는 소스 수준의 청각 유발 반응에 분석을 집중하거나 청각 자극과 독립적으로 지속적인 데이터를 확인하여 전반적인 뇌 역학에서 마취로 인한 변화를 식별하는 옵션도 있습니다.

마취제에 의한 의식 감퇴의 거시적 메커니즘은 잘 알려져 있지 않다. 문헌의 증거는 마취제로 인한 의식 감퇴의 기저에 있는 기능적 연결성의 붕괴를 강력하게 암시합니다. 마취제는 다양한 분자 작용 표적을 가지고 있으며 EEG 및 MEG에 대한 다양한 거시적 효과를 가지고 있지만, 모든 마취제에 걸쳐 보편적이거나 공통적인 거시적 메커니즘이 존재하는지 여부는 아직 해결되지 않았습니다.

여기에서는 추정되는 NMDA 수용체 길항제인 크세논 및 아산화질소를 사용하여 기체 마취를 수행하는 동시에 MEG 및 EEG 데이터를 기록하는 프로토콜을 설명했습니다. 이 방법은 동시에 기록된 MEG 및 EEG 데이터에 대한 다양한 기체 및 휘발성 물질에 대한 연구를 용이하게 하여 마취로 인한 의식 감소의 보편적인 메커니즘을 검색할 수 있습니다.