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Neuroscience

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

Published: January 13, 2018 doi: 10.3791/56881
Automatic Translation
1, 1, 2, 3, 4, 1
1Centre for Human Psychopharmacology, Swinburne University of Technology, 2Department of Anaesthesia and Pain Management, St. Vincent's Hospital Melbourne, 3Brain and Psychological Science Research Centre, Swinburne University of Technology, 4Department of Anaesthesiology, University of Auckland

Summary

동시 magnetoencephalography 및 electroencephalography 다른 마 취약에 의해 유도 된 의식에 일반적이 고 고유한 매크로 규모 감소의 메커니즘에 대 한 검색에 유용한 도구를 제공 합니다. 이 문서에서는 질소 산화물 및 크 세 논 흡입 하는 동안 N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA)-receptor-antagonist-based 마 취 동안 건강 한 인간에서 그러한 데이터의 기록 기본 경험적 방법을 보여 줍니다.

Abstract

마 취는 틀림 없이 글로벌 의식/무 의식의 신경 상관 관계를 연구 하는 유일한 체계적인 방법의 한을 제공 합니다. 그러나 지금까지 대부분 neuroimaging 또는 인 간에 있는 신경 생리학 조사 하면서 해리 N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA)-의 효과 γ-Amino-Butyric-Acid-(GABA)-receptor-agonist-based 마 취약의 연구에 국한 수용 체 길 항 제-기반 마 취약 케 타 민, 질소 산화물 (N2O) 및 크 세 논 (Xe) 크게 알려지지 않은. 이 문서에는 기본 흡입 가스 마 취 에이전트 N2O와 Xe의 동안 magnetoencephalography (멕)와 electroencephalography (뇌 파) 건강 한 남성에서의 동시 녹음 하는 방법을 설명 합니다. 높은 마 취 동안 전자기 두뇌 활동의 평가 수 메 그 및 뇌 파 데이터를 결합 하 여 시간적, 그리고 적당 한 공간, 해상도. 여기 상세한 프로토콜, 여러 녹음 세션에 걸쳐 세련 된 주제 모집, 마 취 장비 설치 멕 스캐너 룸, 데이터 수집 및 기본 데이터 분석에 포함 된 설명 합니다. 이 프로토콜에서 각 참가자는 Xe와 N2O 반복된 측정 크로스 오버 디자인의 다양 한 수준에 노출 됩니다. 현명한 증가 녹음 참가자 노출 되는 관련 기준에 따라 영감을 Xe와 N2O 8, 16, 24, 42%, 그리고 16, 32 및 47%의 농도 각각, 동안 응답의 그들의 수준 추적 한 청각 지속적인 성능 작업 (aCPT)입니다. 결과 녹음 수의 원시 데이터, 스펙트럼 지형, 머리 움직임의 최소화 및 청각 갖는 응답에 명확한 수준 의존 효과의 센서-레벨 속성을 강조 하기 위해 제공 됩니다. 이 패러다임에서는 휘발성 및 정 맥 마 취 에이전트와 함께 사용 되 쉽게 적응 시킬 수 있다 가스 마 취약의 다른 종류의 작업 관련 된 전자기 신호를 기록 하는 일반적인 접근 방식을 설명 합니다. 소스 공간 이미징 및 기능적 네트워크 분석 방법론 확장 함으로써 부각 된 방법을 마 취의 매크로 스케일 메커니즘의 이해에 기여할 수 있다는 전망 이다.

Introduction

인간의 의식의 현상 명시적 신경 회로의 무결성에 따라 달라 집니다 제안 하는 전 임상 및 임상 neuroscientific 증거 사이 좋은 일치가 있다. 이러한 회로 무 의식으로 하강에 의해 체계적으로 좌우 된다 관찰 마 취 동안 활용 하 여 '탐색'의 신경 상관 관계에 대 한 검색 활성화 neuroimaging 기술에 대 한 필요성 입증 했다 의식입니다. 수 면의 가능한 예외와 함께 마 취는 한 수, 제어, 가역 및 재현 방식 유일한 방법은, 교란, 나타내고 따라서 해 부, 하위의 거시적인 규모에서 특히 의식, 봉사 하는 메커니즘 글로벌 두뇌 역학입니다. 임상, 전신 부동, 진통, 최 면/무 의식의 상태로 정의 될 수 있다 하 고 가장 풍부 하 게 사용 하 고 안전한 의료 개입의 한에 남아 있다. 선명도 최종 결과에 효율성에도 불구 하 고 다양 한 종류의 마 취 유도 무 의식1기한 에이전트의 행동의 메커니즘에 관한 큰 불확실성 남아 있습니다.

마 취약 정 맥 대리인으로 분할 될 수 있다 특히 propofol와 바비, 또는 sevoflurane isoflurane, 등 휘발성 기체 에이전트 질소 산화물 (N2O) 및 크 세 논 (Xe). 마 취의 약리학 잘 설립 여러 세포 대상 마 취 작업에 연결 된 것으로 확인 되었습니다. 대부분의 대리인 γ-Amino-Butyric-Acid-(GABA) 수용 체 중재 활동의 주로 agonism 통해 날짜 법을 공부 했다. 반면, 효과적인 에이전트 케 타 민, Xe와 N2O N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA) glutamatergic 수용 체2,3를 주로 대상으로 그들의 효과 발휘 여겨진다. 그러나 다른 중요 한 약리 대상 포함 칼륨 채널, 아 세 틸 콜린 수용 체와 나머지 조미료 수용 체, AMPA와 kainate, 마 취 작업에 자신의 기여의 범위 (대 한 종합적인 검토 참조 애매 남아 4)입니다.

행동의 메커니즘 및 다양 한 종류의 에이전트의 관찰 된 생리 및 신경 효과에 다양성의 의식 처리에 그들 영향에 일반적인 결론의 어려운 렌더링 합니다. 손실의 의식 (LOC) GABAergic 에이전트에 의해 유도 된 두뇌 활동에 글로벌 변화 일반적으로 특징 이다. 이것은 높은 진폭, 낮은-주파수 델타의 출현에서 분명 하다 (δ, 0.5-4 Hz) 파도 높은 주파수, 감마 (γ, 35-45 Hz)에 뇌 파 (EEG), 느린 파와 유사한 활동에서에서 감소5,6 자 뿐만 아니라 대뇌 혈 류와 포도 당 물질 대사5,6,7,8,9,10,11,12의 광범위 한 절감 . Boveroux 외. 13 휴식 propofol 마 취 기능 자기 공명 영상 (fMRI)를 사용 하 여 상태 기능 연결에 상당한 감소를 시연 함으로써 같은 관측에 추가. 효과적인 마 취약이 항복 하는 반면, 두뇌 활동에 미치는 영향의 프로필을 취소. 어떤 경우에 그들은 뇌 혈액 흐름 및 포도 당 물질 대사14,15,16,17,18,19, 증가와 관련 렉스와 동료22 와 Laitio와 동료23,24 Xe의 효과 보고 연구 하면서 20,21 제공 증거 둘 다의 증가 감소 뇌 활동입니다. 유사한 불규칙 뇌 파 신호25,26,,2728에 효과에서 볼 수 있습니다. 존슨 외. 29 시연 낮은 주파수 밴드 델타 세타도 높은 밀도 Xe 마 취 반대 관측 N2O는 델타에서 만들어진 하는 동안 뇌 파 연구에서 더 높은 주파수 밴드 감마에서의 총 전력 증가 세타와 알파 주파수 밴드31 30,및 더 높은 주파수32에 Xe에 대 한. 이러한 가변성 전기 두 피 활동에 Xe의 효과에 알파에서 관찰 될 수 있다 고 베타 주파수 범위 또한 둘 다 증가33 및 감축34 보고 되 고.

위에서 언급 한 불일치에도 불구 하 고 그림 하나 뇌 영역 간의 기능 연결이 변경 보고 하려고 할 때 에이전트에서 더 일관 될 시작 합니다. 그러나 이러한 조치, 주로 시간적 또는 공간적 해상도 관하여 반드시 양보 형식 제한 되었습니다. 연구는 뇌 파를 사용 하 여 표시, 그리고 어느 정도 일관성, propofol35, sevoflurane36 와 N2O37, 마 취/진정 동안 기능 네트워크의 토폴로지 구조에 변화를 계시 하는 널리 간격된 센서 레벨 EEG 데이터는 부족 한 공간 해상도 의미 있게 정의 하 고 해당 기능 네트워크의 꼭지점을 나타냅니다. 반대로, fMRI 및 양전자 방출 단층 촬영 (PET)의 우수한 공간 해상도 이용 하 여 연구 뇌 파13,38,39의 대규모 기능 연결에 비슷한 토폴로지 변경 찾기 그러나 ,40,41, 위상-진폭 알파 (8-13 Hz) 뇌 파 밴드 및 기타 동적 현상의 중요 한 서명을 급부상에 커플링 하 부족 한 시간 해상도가지고 마 취 작업12,42. 또한, 이러한 조치는 직접 전자기 신경 활동43를 평가 하지 않습니다.

따라서, 의미 사전 마 취약의 작업과 관련 된 거시적인 프로세스의 이해를 위해서는 앞서 언급 한 조사의 한계 해결 해야; 마 취 에이전트 및 비-침략 적 측정의 부족 spatio 시간적 해상도의 제한 적용. 이 기준에서 저자 기체 분리 적인 마 취 에이전트의 관리에 대 한 동시에 레코드 magnetoencephalogram (멕)와 개발 된 건강 한 지원자에서 뇌 파 활동 하는 방법을 개요 Xe와 N2o.

멕 밀리초 범위에서 시간 해상도 뇌 파 이외에 비-침략 적 신경 생리학 기법으로 활용 됩니다. 뇌 파의 전기 분야의 cortically 생성된 활동에 로우 패스 필터 역할을 멕이이 문제 고 볼륨 전도44의 문제가 훨씬 덜 민감한 동안 두개골에 의해 흐리게 문제가 있다. 멕은 높은 변론 될 수 있다 공간 뇌 파 45,46보다 지역화 정확도 소스. 그러나 뇌 파 멕 않습니다 진정한 참조 무료 녹음37,47을 허용 하지 않습니다. 멕 시스템 또한 일반적으로 대뇌 피 질의 활동에에서 기록 높은 감마48(일반적으로 70 ~ 90 Hz)를 포함 하 여 뇌 파 보다 훨씬 넓은 주파수 범위는 Xe29 및 N을 포함 하 여 마 취 제의 최 면 효과에 참여 제안 되었습니다. 2 O28. 멕 멕 주로 세포내 전류46, 에 의해 생성 된 자기장을 반영 하는 반면 칭찬을 뇌 파, 뇌 파 활동에 의해 전달 하는 신경 생리학 활동 세포 외 전기 전류에 관한 제공 49. 또한, 멕은 피 질, 접선 electrophysiological 활동에 특히 민감한 뇌 파 주로 피49방사형 세포 외 활동을 기록 하는 동안. 따라서 메 그 및 뇌 파 데이터 결합 슈퍼 첨가제 장점50있다.

기체 분리 적인 에이전트 Xe와 N2O는 다음과 같은 원리 이유로 선정 되었습니다: 그들은 무 취 (Xe) 또는 본질적으로 무 취 (N2O) 이며 따라서 쉽게 활용 될 수 있습니다 제어 조건에서 근무 하는 경우 존재 하위 임상 한 농도 또한, 그들은 그들의 약한 심장-호흡기 depressant 효과61는 실험실 환경에서 모니터링 및 원격 관리. 크 세 논 그리고 낮은 정도 N2O, 상대적으로 낮은 최소 유지-치경-집중-(MAC)-환자의 50%는 무응답 32.6 ± 6.151 와52 63.3 +-7.1 구두 명령에 각각에서 깨어. Xe와 N2O에도 불구 하 고 모두 그들은 다르게 뇌 파 조절 되 고 NMDA 수용 체 길 항 제,-Xe 나타납니다 전형적인 GABAergic 에이전트는 Bispectral 인덱스33,53,54 사용 하 여 모니터링 하는 경우 처럼 더 행동 하 (electroencephalographically 마 취의 깊이 모니터링 하는 데 사용 하는 여러 방법 중 하나). 반면, N2O 생산 electroencephalographic 효과 훨씬 덜 명백한 그것은, 전혀,26Bispectral 인덱스 사용 하 여 모니터링 하는 경우. Xe 속성이 다른 보고 electroencephalographic 다른 효과적인 에이전트, 그러나 더 일반적으로 공부 GABAergic 에이전트에 유사한 특성을 보유 하 고 있기 때문에 자사의 electrophysiological 연구는 중요 한 공개 의식과 해당 기능 네트워크 변경의 신경 상호 관련 된 기능. NMDA 수용 체에 행동 하는 에이전트는 공개 더 정상적이 고 변경 된 의식, 보조 하다 두뇌 네트워크에 대 한 NMDA 수용 체 중재 하는 중요 한 역할을 주어 활동 학습 및 메모리의 범위에 그것의 연루 역할 재생 가능성이 정신 장애 정신 분열 증과 우울증80를 포함 하는.

이 문서는 주로 멕과 뇌 파를 동시에 녹음 하면서 비 병원 환경에 가스 마 취 에이전트의 배달와 관련 된 요구 하 고 복잡 한 데이터 수집 절차에 집중 한다. 기본 데이터 분석 센서 수준에서 설명 및 예제 데이터 충실도 높은 녹음 최소한의 머리의 움직임으로 얻을 수 있습니다 보여주는 제공 됩니다. 일반적으로 이런이 종류의 데이터를 사용 하 여 수행 되는 후속 소스 이미징 및 기능적 연결 분석을 위한 많은 잠재적인 방법은 설명 하지 않습니다, 이러한 방법을 문학에서 잘 설명 하 고 다양 한 방법을 분석55,56

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Protocol

연구 제목 "효과의 흡입 Xe와 N2O 두뇌 활동 EEG 및 MEG 사용 하 여 기록 에" 승인 (승인 번호: 260/12) 알프레드 병원 기술의 Swinburne 대학 윤리 위원회에 의해 국가의 요구 사항을 충족 하 고 인간 연구 (2007)에 윤리적인 행위에 계산 서.

1. 참가자 선택 및 사전 연구 요구 사항

  1. 20 ~ 40 세 사이의 건강 한, 오른, 성인 남성을 선택 하는 인터뷰를 실시 합니다.
    1. 어떤 이전 수술을 포함 한 자세한 병력을 수집 뿐만 아니라 참가자의 몸 질량 색인 (BMI)와 (예: 이식된 금속 외국 기관), MRI 또는 멕 금기의 부족을 얻어서 좋은 일반적인 건강 상태를 확인 중요 한 것은 연구에서 제외에서 될 것 이라고는 일반적인 마 취에 어떤 불리 한 반응.
    2. 특히 제외 psychoactive 또는 다른 처방된 약물의 어떤 최근 섭취로 질병 모션 어떤 레크리에이션 약 사용의 부재 및 신경 장애, 간 질, 심장 상태, 수 면 무 호흡 증의 부족을 보장, 및 밀실 공포증입니다. 연속적으로 중요 한 것으로 마 취 얼굴 마스크를 가진 좋은 물개 그들은 면도 기꺼이 하지 않는 한 사람이 큰 수염, 참가자를 제외 합니다.
      참고: 구역 질과 구 토58의 증가 경향이 휴식 MEG/EEG 신호에 생리57 또는 나이 극단의 문서화 된 영향으로 여성을 제외 합니다.
  2. 호주와 뉴질랜드 Anaesthetists 대학 지정 (ANZCA) 지침 (문서 PS15) 하루 숙박 전신 절차를 따릅니다.
    1. 이러한 지침에 따라 최소한 6 시간 동안 빨리 실험의 시작 이전에 적어도 2 시간 동안 아무 수 분을 섭취 하는 과목을 부탁 드립니다. 장소 문의 참가자 테스트 소요 전날 마 취 함으로써 준수를 확인 합니다.
    2. 실험의 완료 후에 어떤 무거운 기계를 작동 또는 (잔여 낮은 레벨의 가능성 때문에 실험의 24 시간 이내에 중요 한 결정을 내리는 그들을 지시 하 여 표준 게시물의 마 취 관리 모니터링을 받아야 하는 과목 인지 장애 Xe와 N2O).

2. 시설 및 장비

참고: 시설에는 일반 외과 운영 스위트 (http://www.anzca.edu.au/resources/professional-documents 밖에 서 마 취의 배달에 대 한 ANZCA 요구 사항에 따라. 문서 PS55)입니다. 특히, 방 전기 안전 및 가스 의료 관리를 위한 엔지니어링 규정을 만족합니다.

  1. Swinburne 고급 기술 센터 두뇌 이미징 연구소, 즉 멕 룸 멕 스캐너에 방자형된 방 (MSR)를 포함 하는 실험을 실행 합니다. 차폐 룸 열차 통과 등 환경 운동에서 고립 된 부동 바닥에 앉아 있다.
  2. 마 취 가스 마 취 기계, MSR, 배달의 능력 밖에 있으며 기체 크 세 논 모니터링을 사용 하 여 제공 합니다. 이 마 취 기계 폐쇄 루프 낮은 흐름 Xe 가스를 관리 하 고 사용 하 여 katharometry (열 전도도, ± 1% 정확도), 표준의 관리 환자 모니터링을 제공 하는 최종 갯벌 Xe 농도 측정을 특별히 설계 되었습니다. 이 포함 최종 조 O2, CO2, N2O 측정 (적절 한), 펄스 프로브가, 3-리드 ECG, 및 비-침략 적 혈액 압력 측정 (NIBP) ANZCA 지침 문서 PS18에 의하여. 마 취 기계에 구현 하는 적외선 분광학을 사용 하 여 최종 갯벌 N O2농도 측정 합니다.
    1. 확장된 22 m m 직경 호스 MSR 도관을 통과 호흡을 사용 하 여 참가자를 가스 파이프.
  3. ANZCA 가이드라인 문서 PS18에 의하여 관리 표준 환자 모니터링을 제공 합니다. 이 포함 최종 조 O2, CO2, N2O 측정 (적절 한), 펄스 프로브가, 3-리드 ECG, 및 비-침략 적 혈액 압력 측정 (NIBP).
    1. 모니터 혈압 ANZCA 지침 문서 PS18에 의하여 비-침략 적 혈액 압력 모니터를 사용 하 여 MSR 밖에 위치 하 고 위쪽 팔에 수 갑을 긴 인플레이션 튜브로 연결.
    2. 실험을 통해 기록 하 고 모든 생리 적 매개 변수는 자동 녹음의 모든 매개 변수 마다 30 뿐만 아니라 1 분 간격 문서 s.
  4. 가스 파이프 확장된 22 m m 직경 호스 MSR 도관을 통과 호흡을 사용 하 여 참가자 하 다는 것을 확인 하십시오. 흡입 시스템은 MSR 및 긴 배달 튜브, 흡입 지팡이 환자 및 임상 관찰자 가까이 두어야 하는 도관을 통해 전달 되는 Yankauer에 연결 되어 있습니다.
    1. 또한, emesis 분 지 emesis의 발생에 따라 관찰자에 의해 그들의 빠른 위치 있도록 MSR 내 여 가까이 위치는 확인 합니다. MSR 내 임상 관찰자는 어떤 기도 방해를 경계 유지, 턱을와 처음 응답 리프트 또는 턱 추력 임박한 emesis 과도 한 삼 키는 또는 retching 또는 기도 의해 신호를 받으면 프로토콜을 즉시 중지할 필요가 있을 것 이다 방해는 턱 생활 또는 턱 추력에 의해 확인 되지 않습니다.
  5. 기록 EEG는 멕 호환 64 채널 Ag/AgCl 전극 모자를 배터리에 부착 된를 사용 하 여 MSR에서 증폭기를 구동. 증폭기는 광섬유 케이블 및 호환 수집 소프트웨어를 실행 하는 노트북에 적합 한 미디어 컨버터를 통해 연결 되어 있습니다.
  6. 가지고 있는 뇌 검사 잘 멕 시스템을 사용 하 여 1000 Hz의 샘플링 레이트에서 레코드 뇌 자기장 활동 (멕) 정의 magnetometers 및 축/평면 gradiometers; 센서의 배열 현재 연구 102 magnetometers과 204 평면 gradiometers 이루어진 시스템을 활용 하 여. 프로토콜 또는 멕 시스템 구성에 직접 관련이 없는 복잡성을 피하기 위해, 자력 및 gradiometer 데이터 프로토콜의 일부로 인수는 비록 혼자 magnetometers에서 예제 데이터 보고 됩니다.
  7. 트랙 머리 5 헤드 위치 표시기 (HPI) 코일을 사용 하 여 지속적으로 위치. 머리 코일, EEG 전극 및 표준 표시자의 위치를 디지털화 (교정 및 왼쪽 및 오른쪽 preauricular 포인트) 멕 적절 한 사용 하 여 검색 하기 전에 장비를 디지털화.
    1. 목표 소스 공간에 결과 얻을 수 있기 때문에 어떤 내부 활성 차폐 시스템 처리 파이프라인의 신호 공간 사용에 관하여 유연한 수 있도록 3 차원 소음 취소에 대 한 멕 시스템에 의해 고용 해제 분리 (SSS) 메서드는 일반적으로 사용 됩니다.
    2. MRI 스캐너를 사용 하 여 해당 T1 가중치 구조상 두뇌 검사 M/뇌 파 녹음 이후 공동 등록을 얻을.

3. 연구 설계 및 프로토콜

참고: 양방향 크로스 오버 실험 프로토콜은 따 랐 다. 각 과목을 최대 4 주 세션을 테스트 사이의 구분에 대 한 두 개의 별도 테스트 세션을 수행 합니다. 연구의 한 팔 구성 N2O 두 번째 팔에 주어진 동안 Xe 관리 됩니다. 참가자는 의료 직원 하는 동안 관리 되는 가스의 종류에 눈 그리고 연구 절차에서 약간의 차이로 인해 하지 뒤에 그들의 관리에 대 한.

  1. 동의 얻은 후 광범위 한 병력 인터뷰와 혈압, 심장 박동, 신체 온도 피크 내쉬는 숨 흐름을 포함 하는 중요 한 기호 측정 참가자 자격을 확인 합니다. 참가자 자격을 확인 한 후 주제 소음 없는 예상치 소스는 되도록 멕에서 간단한 측정을 겪 습.
  2. 피사체의 머리에 EEG 모자를 놓고 모든 전극 젤. 지속적으로 멕에서 머리 위치를 기록 하는 모자에 5 HPI 코일을 연결 합니다.
    1. 뇌 파 채널, HPI 코일 위치와 피사체의 코에 가산점을 디지털화 하십시오 고 멕의 동반 소프트웨어 패키지를 사용 하 여 모든 위치를 저장 합니다.
    2. Msr 주제를 이동, 그들의 전기 접촉 임피던스 5 k ω 아래 인지 확인 하는 데 필요한 경우 뇌 파 증폭기 및 다시 젤 전극에 전극 cap를 연결 합니다.
  3. 메 그 및 뇌 파, 3 개의 추가 바이 폴라 바이오 채널 녹음을 확인 합니다.
    1. 관련 근육에 변화 된 마 취 에이전트 관리 이므로 기록 치십시오 (EMG) 단일 사용 Ag/AgCl 전극의 쌍을 사용 하 여 배치 submentally mylohyoid와 digastric (앞쪽 배꼽) 근육의 활동을 기록 합니다.
    2. 하나는 눈,이 마, 및 해당 측면 법 근처의 위 전극의 쌍을 연결 하 여 전기-oculogram (EOG)를 기록 하 고 3 리드 심전도 (ECG) 녹음 각 손목과 팔꿈치 (참조 지상에 전극을 사용 하 여 수행 그림 1)입니다.
  4. 눈을 감고 실험의 모든 기록 단계를 유지 하는 참가자를 요구 하십시오.
  5. 마 취와 마 취 간호사 또는 다른 적당 하 게 훈련 된 임상 관찰자와 대상의 임상 관리를 수행 합니다. 간호사/관찰자 MSR에서 주제와 지속적으로 참가자의 상태 (특히 얼굴 마스크 인감에의 기도)와 마 취, 가스 배달 관리 제어 실에 위치 하 고 전자를 모니터 하기 위해 앉아 있다 모니터링.
  6. 3 팀에서 데이터 수집: 모니터링 및 제어는 멕의 인수 한 회원 신호, 다른 모니터링 및 제어 하는 뇌 파와 또 다른 시작 및 중지 동안 컴퓨터 청각 연속 성능 작업의 인수 모니터링 주제 응답, 모든 실험 타이밍을 조정 하 고 녹음 분 혈압, 및 끝 갯벌 가스 농도 및 가스 유량은 마 취에 의해 제공.
  7. 또한 후속 평가 위한 실험의 모든 단계를 기록 하는 적합 한 카메라를 통해 MSR에서 참가자를 지속적으로 시각적으로 모니터링 하 고 검토.
  8. 행동 측정 실험 청각 연속 성능 작업 (aCPT)를 사용 하 여 전체 응답의 지속적인 수준. 멕 호환 헤드폰을 사용 하 여 균일 한 분포에서 도출 2 ~ 4 초 사이 간 자극 간격으로 고정된 스테레오 진폭 (약 76 dBA)의 1 또는 3 kHz 주파수의 양이 청각 음색을 제공.
    1. 참가자가 각 손에서 개최 하는 두 개의 별도 버튼 상자를 사용 하 여 최대한 신속 하 게 응답을 요구 하십시오. 왼쪽을 사용 하 여 각 상자에 오른쪽 버튼 각각, 낮은 또는 높은 주파수 톤에 해당 및 왼쪽 및 오른쪽 버튼 상자, 각각, 부재 또는 메스꺼움의 존재를 나타내는 참가자에 대 한.
  9. 밀접 하 게 실험을 통해 응답을 모니터링 합니다. 반응 시간 지연 및 정확도 (올바르게 분류 하는 음색의 비율)는 응답의 자동으로 기록 됩니다 또한 MSR 실시간으로 표시를 참가자 들의 행동 연구에 대 한 외부 모니터에 표시 된 상태입니다.
    1. 여러 순차적 오른쪽 버튼 상자 응답 (구역 질을 나타내는), 다음과 같은 경고는 MSR에서 관찰자 그리고 관리 가스 관리 마 취 emesis 피하기 위해 갑자기 종료 될 필요가 있습니다.
  10. 기록 눈 5 분 뒤에 5 분 눈 닫힌된 초기 뇌 파/멕 녹음 aCPT 작업을 수행 하는 주제와 EEG 및 MEG 휴식을 폐쇄.
  11. MSR에서 주제를 제거 하 고는 마 취에 의해 왼쪽된 antecubital 포에 배치 될 20 게이지 정 맥 정 맥에 대 한 허용. 어떤 emesis N2O에서 자주 관찰 된다 마 취 가스 흡입에 의해 발생을 방지 하기 위해 다음과 같이 4 mg dexamethasone와 4 mg ondansetron59, 구성 된 1-2 분 동안 천천히 발생 방지 emetic 관리는 높은 농도60를 사용.
  12. 얼굴 마스크를 부착 하 고 호흡 회로 수정된 가사 지속적인 긍정적인 기도 압력 (CPAP) 하네스를 사용 하 여 주제에 주제와 어떤 누설 5 cm H2O 긍정적인 압력의 부재에 대 한 평가.
  13. Msr 연구의 나머지 부분에 대 한 멕에 장착 되어 유지 하는 주제를 반환 합니다.
  14. 머리와 몸 이동 전자기 녹음에 큰 유물을 발생할 수 있습니다 있기 때문에 관리 하는 동안 발생할 것으로 예상 된다 동시 메 그 및 뇌 파 녹음 하는 동안 제한 된 주제 움직임을 되도록 예방 조치의 수는 효과적인 마 취 요원 정신 운동 동요를 유도 하기 위해 잘 알려진 그들의 성향 때문.
    1. 낮은 밀도 맞춤식 모자 배치 머리를 보호 하는 머리 크기와 모양에 관계 없이 멕 dewar 헬멧 안에 머리 위치에 무색된 거품.
    2. 또한, 사용 피복 마구 허벅지와 gluteal 근육을 감싸 어떤 처지/삐 딱 참가자의 수직 위치에서 발생을 최소화 하기 위해 멕의 자 뒷면을 확보 ( 그림 1참조).
    3. 녹음을 하는 동안 지속적으로 실험의 완료 후에 오프 라인으로 보려는 HPI 코일을 사용 하 여 머리 위치 추적 (자세한 사항은 데이터 분석 섹션 참조).
  15. 참가자는 안전 하 게 배치 하 고, 일단 관리 100% O2 를 영감을 하 고 그들의 마지막 갯벌 O2 농도 때까지 최대 30 분 동안 이것을 계속 > 그들은 효과적으로 보장 하는 데 필요한 프로세스 드 nitrogenated 나타내는 90% 끝 갯벌 마 취 가스 농도의 정확한 측정
    1. Denitrogenation의 마지막 5 분 동안 마지막 5 분 눈 닫힌 휴식 뇌 파/멕 aCPT 기록 어떤 효과 방지 emetic 관리 및 denitrogenation 두뇌 활동에는 있을 수 있도록 수 이후에 수 결정 하 고 제어를 수행합니다 .
    2. 이전 베이스 라인 (나머지 눈을 감고 안티 emetic 없이 안티 emetic 및 작업 눈 없이)이 세 번째 기준 기록 비교 antiemetic 및 aCPT 자발적인/휴식 M/뇌 파에 있는 효과 확인 하려면. 베이스 라인 베이스 라인 1, 2, 3는 원고에서 나머지 눈 방지 emetic 하지 않고 안티 emetic 및 작업 눈 각각 안티 emetic로 마감 하지 않고 작업 눈 이라고 합니다.

Figure 1
그림 1 : 이미지 보여주는 뇌 파, EMG, ECG, EOG 전극 레이아웃 및 전체 설정 MSR 내. (A) 64 채널 멕 호환 모자 EOG 뇌 파를 기록 하는 데 사용 되는 두 전극 배치 위와 왼쪽된 눈 아래 표시를 사용 하 여 기록, EMG 턱 아래 두 개의 전극을 사용 하 여 기록 됩니다 프로그램과 ECG 두 전극에 배치를 사용 하 여 기록 되는 손목입니다. (B) 주문 품 거품 모자와 하네스 녹음 중 주제 움직임을 최소화 하는 데 사용 보여줍니다. (C) 위치는 멕 내 머리를 꽉 끼는 가스 마스크 연결을 포함 하는 마 취 관리에 필요한 최종 구성을 보여 줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

4. 가스 관리 프로토콜

참고: 가스 관리 프로토콜 연구의 팔에 따라 약간 다릅니다.

  1. 4에서 Xe 관리 현명한 증가 수준 및 N2O 3 현명한 증가 수준. 각 가스에 대 한 첫 번째 3 가스 수준을 0.25 (레벨 1)의 동등 맥 깨어 수준에 0.5 (수준 2) 해당 0.75 (수준 3) 번 맥 깨어 농도. 이러한 농도 8%, 16%, 24%와 16%, 32%, 47% 농도 Xe/O2 와 N2O/O2, 각각 있습니다.
    참고: Xe에 대 한 4번째 레벨 1.3 번 맥 깨어 농도에 해당합니다.
  2. 참가자의 95% (모든 과목까지 공부는 aCPT 작업 동안 응답의 전체 손실 달성 했다)이이 수준에서 의식 잃을 것으로 예상 된다 그런 Xe에 대 한 4번째 가스 레벨을 선택 합니다. N2의 잘 문서화 된 성향 때문에 구역 질과 높은 농도에서 구 토를 유발 하는 O N2O 수준 참가자의 95%에서 의식의 손실을 (~ 75%)을 유발 하기에 충분 한 농도에 포함 하지 마십시오. 그림 2 는 가스 관리 프로필을 요약합니다.
  3. 모든 레벨을 위한 동등 맥 Xe와 N2O 42 %Xe / O2는 약간 다른 방법론 필요 합니다 제외 하 고 동일한 실험적인 절차 (4.4 참조. 아래).
    1. 각 레벨의 시작에서 그 가스 관리 됩니다 시작 시작 EEG 및 MEG, 가스 관리 시작 aCPT 작업을 시작 하는 관리 마 취에 신호 주제와 마 취 간호사/임상 관찰자를 알립니다. 가스 세척에서 다음 대상 끝 갯벌 가스 농도이 기간의 끝에 도달 되는 10 분 동안 발생 하 고 5 분 (가정된 정상 단계) 동안 유지.
    2. 이 분 정상 기간의 끝에 끝 갯벌 가스 농도 0을 반환 하는 동안 10 분의 기간 동안 100% O2 의 관리와 워시 아웃을 수행 합니다.
    3. 다음 단계 가스 수준에 대 한 절차를 반복 합니다.
      참고: Xe에 대 한 응답 (LOR)의 손실 42 %Xe / O261의 농도에 참가자의 95%에 달성 될 것으로 예상 된다. 이 레벨의 관리까지 모두 마 취 간호사/임상 관찰자와 버튼 응답의 손실을 나타내는 LOR 저수준에 관해서는 발생 합니다.
  4. LOR 달성 되 면 10 분 동안 나는 마 취까지 Xe 가스 수준을 유지 하거나 마 취 간호사/임상 관찰자 후 장소 100% O2 는 워시 아웃은 계속 안전 하지 않은 생각 합니다. 에 마 취 고려할 수 있습니다 그것은 계속 안전 하지 않은 인스턴스 메스꺼움, 성문 소음, 과도 한 타 액 분 비 등 삼 키는 vaso vagal 반응 emesis의 징후를 나타내는 오른쪽 버튼 상자의 자주 눌러 포함 됩니다.
    참고:이 높은 수준에서 상당한 주의 운동 하 고 Xe 가스 관리 중단에 대 한 낮은 임상 임계값을 설정 합니다. 저자의 경험에 따르면는이 수준 연결 될 수 있습니다 감소 된 삼 키는, 타 액 및 retching 같은 동작의 모양을, 그 경우의 허용 계속 5 월 마스크에 역류 예시. 당연히,이 결과 생명 위협 하는 열망을 포함할 수 있습니다. 그것은 또한 덜 강렬한 응답 낮은 가스 수준에서 발생할 수 있으며 따라서 모든 단계별 가스 레벨의 관리 동안 경계의 높은 수준의 운동 가능. 이러한 잠재적인 기도 문제 뿐 아니라 특히 젊은 남성 참가자에서에서 vasovagal 실 신에 대 한 잠재적인 자각을 해야 합니다. 그들의 나이 및 임시 및 음식 제한 모든 위험 요소62있습니다.

Figure 2
그림 2 : Xe와 N 2o. 가스 관리의 요약 프로 파일 N2O 약국의 과정 (위)와 Xe (아래) 동안 타임 라인 및 가스 농도 각 타임 라인 위에 숫자는 첫 번째 가스 배달의 시작 이후 분의 시간을 나타냅니다. 피크 equilibrated 가스 농도의 각 레벨 10 분 기간, 뒤에 5 분 정상 상태는 피크 equilibrated 가스 농도 유지, 그리고 10 분 희미하게 평형 통해 도달 된다. 피크 equilibrated 가스 농도 시간이 지남에 따라 순차적으로 증가. Note 가스 관리 후 기간으로 실험에 대 한 준비의 시간 표시 막대 표시 되지 않습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

5. 구조 검사

  1. MRI, 전에 코 팩스에 대 한 디지털된 표준 포인트 및 왼쪽 및 오른쪽 preauricular 포인트를 강조 하기 위해 마커로 사용 될 참가자의 머리에 비타민 E 캡슐을 배치 합니다. 그러면 MEG/EEG 센서와 MRI 두뇌 검사의 더 나은 공동 등록 관련 MEG/EEG 소스 영상 MRI 기반 neuroanatomy 하려고 할 때.
  2. 참가자는 감각을 잘 하는 경우 단일 구조 T1 가중치 MRI 검사, 중 후 연구의 팔의 완료를 얻을, 구조 뇌 스캔에 대 한 별도 날에 그들에 게 그렇지 않으면.

6. 참가자 후속

참고: 주제는 친구 또는 친척을 동반 하는 때 무료입니다.

  1. 방전, 시 의식 평가 규모 (5 D-ASC);의 5 차원 변경 된 미국의 잘린된 버전을 완료 하는 참가자에 게 설문 조사는 시각적 아날로그 규모63,64에 의하여 정상과 변경 된 의식 상태를 비교 하 여 개인 차를 액세스 하도록 설계 되었습니다.
  2. 또한, 레벨 종속 질적 효과 대 한 특정 세부 정보 뿐만 아니라 실험 하는 동안 그들의 전반적인 경험의 짧은 이야기의 제출 요청.
  3. 이 문서를 완료 하 고 연구원은 각 녹음 세션 후 24 시간 전송 둘 다 있다.

7. 데이터 분석

참고:이 섹션에서는 단계 전처리 MEG/EEG 데이터, 스펙트럼, 머리 움직임, 응답 점수, 지형과 청각 갖는 응답의 예를 생성에 관련 된 취재 MEG/EEG 센서 수준에서 기본 데이터 분석을 설명 합니다. 이 글의 초점은 전형적인 예의 그림에 독자는 기록 된 데이터의 중요 한 기능을 이해할 수 있도록 있습니다. 아니 내 개별 또는 group-wise 통계 분석으로이 분석 섹션에서 원리 목표 수집 전처리 단계 품질 및 데이터의 무결성을 증명 하는 중요 한 세부 사항에 수행 됩니다. 상세는 무수 한 분석으로 그들은 방법의 설명의 범위를 벗어나는이 데이터55,56 에서 수행할 수 있는 제공 됩니다.

  1. 적절 한 데이터 분석 소프트웨어를 사용 하 여 데스크톱 컴퓨터에 오프 라인 데이터 분석을 완료 하 고 EEG와 MEG 데이터 처리에 대 한 관련 도구를 사용 합니다. 저자의 파이프라인에서 Fieldtrip 도구 상자65 의 버전 20160801을 사용 합니다.
  2. 각 멕 여 첫 번째 4 원수 협조의 시퀀스로 연속 머리 위치 멕 녹음 수준 종속의 각 부분 및 초기 계획으로 저장 5 HPI 코일 신호를 분석 하 여 기록 하는 동안 머리의 움직임을 계산 합니다. 4 원수에서 데카르트 철학 협조에 머리 위치를 변환 합니다.
  3. 6 조립 하 고 N2O와 Xe 7 녹음 연구 팔 (베이스 라인 1, 2, 3, 각각 레벨 1 ~ 3 또는 1 ~ 4 가스). 일반적인 트리거 채널을 기반으로 시간 이동 멕 데이터 동기화 두 신호 유형을 기준으로 원시 뇌 파. 이 형태의 동기화 뇌 파 기록 시스템의 선택에서 발생합니다.
    참고: 많은 멕 시스템 제공 하는 매우 정확한 전자 레벨 동기화 메 그 및 뇌 파, 뇌 파 시스템에 내장 포함 하지만 종종 낮은 해상도의 16 비트 DAC 양자화. 이러한 이유로, 외부 뇌 파 시스템 활용 (2.3 참조) 모든 채널 잠재력, 낮은 주파수 정보의 측정 및 편평한 주파수 응답을 오프셋 24 비트 뇌 파 진폭 고해상도 전극에 높은 허용을 활성화 하는 데.
  4. 가스 배달 aCPT 성능과 관련 된 모든 기록, 시간 제로 aCPT 작업/가스 배달의 시작을 재정의 합니다.
  5. 시각적으로 원시 멕 데이터를 검사 하 고 어떤 나쁜 채널 추가 분석에서 제외. 다음으로, 일시적인 신호 공간 분리 알고리즘76 멕 시스템 소프트웨어에 구현 된를 사용 하 여 데이터를 필터링 합니다. 알고리즘 센서 배열에 밖에 서 자기 간섭 요인을 억제 하 고 따라서 외부 또는 단단한 몸 운동 유물의 감소 결과. 추가 처리를 위해 선택 magnetometers (102 채널)와 함께 사용 될 데이터 분석 소프트웨어 출력 데이터 집합을 가져옵니다.
  6. 대역 통과 필터 2 ~ 50 Hz에서 멕과 50 라인 노이즈 필터를 적용, 100, 150 Hz. Visual 유물 검색과 Fieldtrip 소프트웨어에 구현 하는 자동 유물 탐지 절차 artifactual 요소 제거에 대 한 수 있습니다. 눈 점멸, 심장 박동 이나 근육 유물과 데이터에서 제외를 포함 하는 어떤 세그먼트를 육안으로 직접 검사 뿐 아니라 모든 세그먼트 5 mm (아래 참조) 보다 큰 머리의 움직임에 상당한 변화를 연관.
    참고: 각 5 분 기준 또는 기간 equilibrated 가스의 시작에 관하여 5mm 보다 큰 움직임 멕 소스 이미징 일반적으로 5mm (예: 대 한 순서의 공간 해상도가지고 있기 때문에 지속적으로 획득된 멕 데이터를 거부 하 되 MEG/EEG beamformers55). 그러나 이러한 메서드는이 문서의 범위를 넘어 중요 한 머리의 움직임, 그러나 멕 데이터의 운동 보상을 수행할 수 거부 하는 것 보다는66 데이터 세그먼트 상관 이다.
  7. 멕 데이터와 마찬가지로 시각적으로 64 채널 원시 뇌 파를 검사 하 고 어떤 나쁜 채널 추가 데이터 분석에서 제외 합니다. 밴드 패스는 멕에 관해서는 동일한 주파수 범위를 사용 하 여 데이터를 필터링 합니다. 다시 그대로 소스 접근 이미징에 대 한 표준 일반적인 평균 뇌 파를 참조 합니다. 마지막으로, 유물 그 해당 멕 동시를 포함 하는 어떤 세그먼트를 제거 합니다.
  8. MEG/EEG 데이터의 스펙트럼 속성을 시각화 하려면 이전 후부 중간 뇌 파 채널 FPz, Cz, 온스 및 중간 정면, 중앙 및 후 두 멕 자력 채널 ( 그림 3 에 따라 단면 진폭 스펙트럼 계산 ).
    1. MEG/EEG를 위한 알파 밴드 (8-13 Hz) 전원의 센서 레벨 지형도 계산 하 여 주어진 변화 관찰 되었습니다 그 강한 알파 밴드 이전 N2O와 GABAergic 마 취약25,31,67 .
    2. 뇌 파 데이터에 대 한 참조로 FPz 채널을 사용 하 여 더 나은 알파 전력 변화를 강조 하기 위해 지형 알파 밴드 전원 계산 하.

Figure 3
그림 3 : EEG (A)와 멕 (B) 센서 머리의 상단에서 본 레이아웃과 비행기에 평평. ### 1 끝나는 센서 magnetometers 있는 멕 triplet 구조 및 2 ### 또는 ### 3 끝나는 센서는 gradiometers. 빨간 상자는 각각의 뇌 파, 멕, FPz (정면), Cz (중앙)와 오즈 (후 두) 및 정면, 중앙 및 후 두 자력 채널 스펙트럼 속성을 시각화 하는 데 사용 하는 이전 후부 중간 따라 채널을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

  1. 데이터에 대 한 필터링 된 유물 없는 메 그 및 뇌 파 aCPT 작업을 포함 하는 각 기록에 대 한 청각 갖는 응답을 가져옵니다. -1000 ms에서 톤을 기준으로 2000 ms로 신호 트리거 시간 신 기원 그리고 평균 모든 사용 가능한 유물 무료 신기. 받아 자극 트리거 생성 및 계정, 귀에 소리의 배달 사이의 대기 시간은 경우 190.5 ms.

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Representative Results

이 섹션에서는 동시 녹음의 일반적인 기능을 보여 주기 위해 하나의 주제에서 얻은 데이터를 활용 하 고 개인정보의 잠재력을 마 취 유도의 더 나은 이해에 기여 하는 의식의 상태를 변경. 박람회를 단순화 하려면 결과 표시 됩니다 i) 후-안티-토 제 관리 기준 (기준 3), 녹음에 대 한 ii) 0.75 동등 맥 깨어 피크 가스 농도 (N2O 3)의 수준 (47%)와 Xe (24%), 및 iii)의 42% (Xe 피크 가스 농도 수준 4)입니다. 레벨 3, 4 각각 N2O, Xe, 고려 높은 정상 수준으로 선정 됐다. 또한, 레벨 4 Xe 관련 응답, 상태 하지 일반적으로 N2o.에 대 한 달성의 명확한 손실

머리의 움직임의 범위를 명확 하 게 설명 하기 위해 모든 5 HPI 코일의 절대 위치는 여러 녹음 하는 동안 시간의 기능으로 표시 됩니다. 그림 4 는 명확 하 게 스캔 하는 동안 제한 된 움직임을 보장 하기 위해 다음 단계 약리학 내정간섭에도 불구 하 고 머리와 신체 움직임의 수용 가능한 수준으로 관련 된 보여 줍니다. 그림 4(ii) 때 큰 머리의 움직임을 기록 했다 (희미하게 기간) 20-25 분 사이에서 광범위 한 머리 움직임의 주목할 만한 예를 볼 수 있습니다. 같은 기간 시각적으로 감지 하 고 데이터에서 제거. 프로토콜은 모든 수준에서 안정 끝 갯벌 가스 농도 달성 될 수 있도록 쉽고 쉽게 ( 그림 4참조), 주제 응답 튼튼하게 aCPT 작업을 사용 하 여 평가. 그림 4(ii) 와 4(iv) 명확 하 게 보여 이러한 평가 감소 응답에 크 세 논 및 질소 산화물을 위한 5 분 정상 상태 단계. 그림 4 (v) 정상 상태 기간에서 42% 응답 (정확도 0%)의 손실을 나타냅니다 Xe 관리, 예상 대로.

Figure 4
그림 4 : 머리의 움직임의 예 가스 농도 및 aCPT 정확도 시간 시리즈 한 참가자 (i)에 대 한 기준선 N 이전 (후에 antiemetic) 3에서 2 O 관리, (ii) 47% N 2 O (레벨 3), (iii) 기준 3 Xe 관리, (iv) 이전 24 %Xe (레벨 3), 그리고 (v) 42 %Xe (수준 4). 각 하위 5 머리 코일 ((ii) 아래의 범례 나타냅니다 코일)의 쇼 절대 운동 (위) 그림 및 가스 농도 (하단, 빨간색)와 시간의 함수로 aCPT 정확도 (하단, 블루) 분. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

시간 정렬된 10 초 O 및 그림 5에 Xe N2에 대 한 세그먼트에 대 한 데이터의 예로 필터링 된 유물 없는 메 그 및 뇌 파 그림 4 에서처럼 동일한 주제에 대 한 이전 후부 중간 라인을 따라 표시 됩니다. Xe와 N2O 3 (게시물 antiemetic) 초기 후 두 채널 (뇌 파에 대 한 온스)와 멕에 대 한 후 두 자력 채널에에서 강한 알파 진동을 보여줍니다. 레벨 3 N2O (47% 피크 가스)에 대 한 마 취 수준 증가 특히 분명 알파 밴드 전원에 감소와 함께 총 신호 힘 감소 된다. 반면 알파 활동, Xe 관리에 대 한 응답에서은 레벨 4 (42% 피크 가스)까지 크게 감소 되지 않는다. N2O 달리 Xe 농도가 증가 더 명확 하 게 델타 (0-4 Hz)의 진폭의 증가와 관련 되며 세타 (4-8 Hz) 밴드 활동, 특히 되 고 중앙 사이트에는 멕에서 42% 관리 (수준 4) 동안 취소.

Figure 5
그림 5 : 시간 정렬된 10 두 번째 창의의 예 그림 4 에서 동일한 주제에 대 한 (i)의 경우 기준 (후에 antiemetic) 3 N2 이전에 유물 없는 멕 (A)와 (B) 뇌 파 데이터 필터링 O 관리, (ii) 47% N 2 O (레벨 3), (iii) 베이스 라인 (후에 antiemetic) 3 Xe 관리, (iv) 24% 전에 Xe (레벨 3), (v) 42 %Xe (수준 4). 24 %Xe 47% N2O, 기간 선택한 시간 5 분 정상 상태 조각 했다 동안 42 %Xe, 선택 된 데이터의 신 기원 응답의 손실의 기간 동안 피사체의 aCPT 응답에 표시 된 대로. 정면 (파란색), 중앙 (적색), 후 두 (녹색) 각각 멕 자력 및 뇌 파 채널에 해당합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

그림 5 에서 관찰 된 신호 전력의 변화 단면 진폭 스펙트럼 그림 6에서 같은 신호에 더 자세히 나와 있습니다. 가스를 기준선에서 전환할 때 다양 한 전원에서 관찰 된 변화 등장, 하는 동안 가장 중요 한 변경 나타납니다 관찰 후 두 전극에 강한 베이스 알파 밴드 (8-13 Hz) 전원의 점진적 감쇠 가스 농도 증가. 이것은 낮은 주파수 델타, 쎄 타 밴드 활동 증가 함께 보완 됩니다.

Figure 6
그림 6 : 진폭 스펙트럼 (i)의 경우 그림 5 에 표시 된 같은 멕 (A)와 (B) 뇌 파 데이터에 대 한 초기 계획 3 (게시물 antiemetic) N2 이전 O 관리, (ii) 47% N 2 O (레벨 3), (iii) 베이스 라인 (후에 antiemetic) 3 Xe 관리, (iv) 24% 전에 Xe (레벨 3), (v) 42 %Xe (수준 4). 정면 (파란색), 중앙 (적색) 및 후 두 (녹색) 채널 각각 멕 자력 및 뇌 파 채널에 해당합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

그림 7 에서는 알파 밴드 전원 Xe와 N2O 가스 농도 증가에 연결 된에 지형 변경의 예를 보여 줍니다. Xe와 N2O, N2O 및 GABAergic 마 취약25,,3167이전 관찰 변경 일치 증가와 후부 알파 파워의 명확한 감쇠 note

Figure 7
그림 7 : 지형 알파 (8-13 Hz) 밴드 (A) 멕 (magnetometers만) 및 (B) 그림 5와 6 (i)의 경우 동일한 주제에 대 한 뇌 파에 전력 기준 N2 이전 (후에 antiemetic) 3 O 관리, (ii) 47% N 2 O (레벨 3), (iii) 베이스 라인 (후에 antiemetic) 3 Xe 관리, (iv) 24% 전에 Xe (레벨 3), (v) 42 %Xe (수준 4). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

마지막으로, 그림 8 에 예 센서 레벨 메 그 및 뇌 파 청각 갖는 응답을 그림 5-7에서 동일한 주제에 대 한 프로토콜 및 aCPT 작업으로 얻은 보여 줍니다. 그것은 Xe와 N2O 가스 농도에 있는 증가 약화의 첫 번째 응답 피크와 또한 지연, 감쇠 또는 이후의 응답 봉우리, Xe 레벨 4에 대 한 응답의 손실 중 특히 (42%)의 실종으로 이어질 지적 수 있습니다.

Figure 8
그림 8 : 청각 센서 레벨 갖는 응답 멕 (A)와 (B) 뇌 파에 대 한 그림 5-7에서 동일한 주제에 대 한 (i)의 경우에 대 한 초기 계획 3 (게시물 antiemetic) N2 이전 O 관리, (ii) 47% N 2 O (레벨 3), (iii) 베이스 라인 (후에 antiemetic) 3 Xe 관리, (iv) 24% 전에 Xe (레벨 3), (v) 42 %Xe (수준 4). 컬러 나비 플롯 앙상블 응답 channel-wise 시간에 해당합니다. 각 나비 플롯 지형 지도 피크 응답의 시간에 해당합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

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Discussion

이 문서는 N2O와 Xe 마 취 가스 전달 중 멕과 뇌 파 동시 녹음에 대 한 포괄적인 프로토콜을 설명 했다. 이러한 프로토콜은 의식에서 마 취 유도 감소의 전자기 신경 상호를 공부 하는 데 유용 있을 것입니다. 프로토콜 또한 sevoflurane 또는 isoflurane 다른 마 취 가스의 납품에 일반화 하는 것으로 예상 된다. 이 아주 다른 분자 모드와 행동의 목표는 마 취약의 범위에 대 한 의식에서 마 취 유도 감소 기초 공통, 구체적이 고 뚜렷한 거시적인 메커니즘의 큰 이해를 촉진 한다. 어떻게 마 취약 함수는 신경 과학의 위대한 뛰어난 문제 중의 하나 이며 틀림 없이 neurochemical 기초의 동작을 이해 키를 이해.

제시 예제 결과 전적으로 마 취 유도 뇌 파 파워 스펙트럼 변화, 따라서 우리가 개발 하 고 제시 된 프로토콜의 성실에 attesting 조사 하는 이전 연구와 일치 합니다. N2O 관리의 경우 위의 요약 결과 N2O의 영감 을된 상부에 대 한 관찰 되었습니다 뇌 파에 델타, 쎄 타, 알파 밴드 전력에서 감소 라인 (> 40%)25,28, 31. 마찬가지로, Xe 마 취 동안 우리의 결과 고밀도 뇌 파를 사용 하 여 Xe의 효과에 게시 된 몇 가지 보고서와 일치. 예를 들어 존슨은 외. 29 증가 총 전력 정면 지역, 우리가 여기 제시 하는 일반적인 결과와 잘 일치 하는 결과 (서) 특히 델타와 세타 대역 뇌 파의 둔화를 시연 했다. 더 존슨 외. Xe 흡입 세 휘도가 자연, 반영 하는 관찰 되 고 이러한 느린 파도 활동 변경 모두 정면 및 후부 중간 델타에 있는 증가와 연관 되었다 확인 합니다 이전 후부 축 주파수 밴드 지형에 변화는이 조사 결과에 보여주었다. 더 높은 주파수 활동에 변화에 관하여 (알파 밴드 이상), 그림 훨씬 덜 명확 하 게 된다. 하르 트만 외. 반면 작가 결과, 그리고 베타 밴드 (13-30 Hz) 전원에 세계적인 증가 다소 닮은 글로벌 알파 활동에 있는 감소를 설명 하는 34 Laitio 외. 33 정면 알파와 후부 알파 활동에서 감소에서 증가 보였다. 베타 및 감마 주파수 범위 존슨 외. 반면 29 감마 밴드 (35-45 Hz) 전원의 대폭적인 증가 보고 고토 외. 32 감소를 보였다입니다. 요약 하자면,이 메서드는 N2O와 Xe 훨씬 간단 하 게 녹음 구성을 사용 하 여 보고 된 전자기 두뇌 활동에 변화를 유도 잘 수 있습니다.

우리는 효과의 명확 예제 Xe와 N2O 알파 밴드, 진폭 스펙트럼에 유발 가스 마 취 에이전트 전원 지형 및 청각 갖는 응답의 인 위 없는 MEG/EEG 데이터 필터링 나타났습니다. 더 정교한 데이터 분석 방법은 마 취 행동의 메커니즘 및 해당 글로벌 및 로컬 변경에 중요 한 통찰력을 제공 하는 변경 된 의식의 상태에서 발생 하는 네트워크 연결에서 기대 될 수 있습니다. 센서-레벨 데이터 넘어 이동 하 고 원본 활동 보고 관련이 있을 수 있습니다 더 나은 neuroanatomy (리뷰 참조 55)에 대 한 자발적인 활동에 변화에 대 한 표현을 제공할 것입니다. (리뷰 참조 56)에 대 한 다양 한 기능 연결 조치가 소스 수준 데이터에 적용 더 이해 기능 연결 중단 감소 마 취 유도에 있는 역할을 것으로 예상 될 것입니다. 의식1.

수립이 멕까지 진단 진정 또는 간 질 환자에서 epileptogenic 활동의 강화에 대 한 연구의 전체 손 제외한 마 취 작업 특성에 대 한 아래에 활용 되었습니다. 같은 멕 연구의 주목할 만한 예로 홀 외. 68 , 69 한 구강 복용량 다이아 제 팜의 투여, Cornwell 외. 70 서브 마 취 마 취 제를 주입 했다 Saxena 외.71 propofol 진정, 및 Quaedflieg 외. 72의 불일치 부정에 remifentanil의 영향의 조사. 더 최근에, Muthukumaraswamy와 동료73 고용 마 취 제 공개 중요 한 진동 변화, 특히 알파, 세타, 감마 파워 뿐만 아니라 중요 한 진정 제 투여의 기능적 연결 조사에 멕 NMDA-중재 전 두-정수 리 연결 변경. 우리의 결과 명확 하 게 잠재력과 동시에 기록 된 멕과 마 취의 메커니즘을 탐구에 고밀도 뇌 파의 유틸리티를 보여 줍니다. 저자의 지식에 아무 사전 동시 MEG/EEG 학문 휘발성 인간에서 수행 되었습니다 하거나 가스 마 취 에이전트 및 따라서 여기에 설명 된 방법 합니다 잘하면 자극 더이 방향으로 노력 합니다.

우리의 프로토콜을 언급 한다와 관련 된 몇 가지 제한이 있습니다. 첫째, 실험 절차 마음에 가스 마 취 관리와 설계 되었고 중요 한, 그리고 아직 untrialled, 수정 합니다 고려해 야 할 때 exemplified 휘발성 에이전트 같은 마 취약의 다른 종류를 사용 하 여 최고의 sevoflurane입니다. 그러나 경우에 휘발성 흡입 마 취약, 절차의 침략 적인 본질을 주목 해야 한다 기도 patency 되도록 후 두 마스크 기도의 사용을 권장 합니다. 둘째, 우리는 응답을 모니터링 하는 매우 간단한 청각 연속 성능 작업을 선택 했다. 간단한 청각 연속 성능 패러다임 이벤트 관련 변경 되지 않은이 사의 중점 때문에 선정 되었다. 조사에 대 한 더 많은 복잡 한 마 취 동안 두뇌 활동 및 인식 간의 상관 관계를 상세 하 고 현저한 청각77,71 시각 및 촉각78 자극 이용 될 필요가 있을 것 이다. 마 취 동안 머리의 움직임은 또한 가능한 이미징 혼란을 우리가 맞춤식 거품 모자 머리 멕 dewar, 멕의 자, 그리고 엄격한 데이터 유물에 참가자를 보안 유지 하는 마구에에서 보안 유지를 통해 해결 제거 절차입니다. 마지막으로, 범위를 다른 수 사관이이 프로토콜 따라 쉽게 수를 정할 수 있는 명시적 인간 요인 분석79 는이 문서에서 누락 되었습니다. 우리가 한계 및 수행 하는 뇌 파/멕을 기록 하는 동안 제 논과 N2O를 사용 하 여 흡입 마 취와 관련 된 다른 요인에 몇 가지 메모를 제공 않았다, 성능의 특정 통계의 개발 수 이용 되었습니다에 프로토콜의 특정 부분에 시간과 자원의 상대적 배포를 나타냅니다.

여기에 설명 된 결과 명확 하 게 보여주는 그 동시에 최소한의 머리의 움직임에 연관 된 고품질 데이터 확보 하면서 멕 방자형 환경의 제한 설정에서 멕과 뇌 파를 기록 하 고 우발적인 유물입니다. 이러한 방법으로 그들은 더 나은 이어질 수 있는 임상 모니터링에 마 취약의 개선 문제를 방지 하 여 마 취의 가능한 범용 메커니즘을 이해 하 이용 될 수 있다 중요 한 임상 암시를가지고 있을 가능성이 있습니다. 수술 인식 및 수술 결과74,75를 개선. 또한, 설치는 반드시 마 취 조사에 국한 되지 않습니다 하지만 약리학 내정간섭, 가스 또는 기타의 다양 한 종류에 맞게 적절 하 게 수정할 수 있습니다.

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Disclosures

저자는 공개 없다.

Acknowledgments

저자는 Mahla 카 메 론 브래들리, 레이첼 앤 Batty와 요한 나 스티븐 멕 데이터 수집 귀중 한 기술 지원에 감사 하 고 싶습니다. 감사 합니다는 또한 연장 박사 스티븐 Mcguigan 지원에 대 한 두 번째 마 취로. 페이지 파파 귀중 한 마 취 간호사 감시를 제공합니다. 마르쿠스 돌은 기꺼이 그의 시간 및 프로토콜을 촬영 및 편집에서 전문 지식을 제공. 닥터 슈 Muthukumaraswamy 데이터 분석 및 결과의 해석에 관한 구체적인 조언을 했다. 마지막으로, 재 러드는 좋음, 많은 자극 토론 기여 다양 한 파일럿 실험의 실행에 도움이 고 거품 머리 중괄호의 디자인에 중앙 이었다.

이 연구는 제임스 미 맥도 넬 공동 부여 "재구성 의식" 데이비드 Liley, 맥스 Kelz, 마이클 Avidan, 조지 Mashour에 게 수 여 하는 # 220020419에 의해 지원 되었다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Neuromag TRIUX 306-channel MEG system Elekta Oy, Stockholm, SWEDEN N/A
Polhemus Fastrak 3D system Polhemus, VT, USA N/A
MEG compatible ER-1 insert headphones Etymotic Research Inc., IL, USA N/A
Low Density foam head cap, MEG compatible N/A N/A Custom made by research team
Harness, MEG compatible N/A ~3 m long, ~ 5 cm wide, cloth/jute strip to secure participant position on MEG chair
Ambu Neuroline 720 Single Patient Surface Electrodes Ambu, Copenhagen, Denmark 72015-K10
3.0T TIM Trio MRI system Siemens AB, Erlangen, GERMANY N/A
Asalab amplifier system ANT Neuro, Enschede, NETHERLANDS N/A this system is no longer manufactured and has been deprecated to 64 channel eego EEG amplifier
64-channel Waveguard EEG cap, MEG compatible ANT Neuro, Enschede, NETHERLANDS CA-138 size Medium
Magnetically shielded cordless battery box ANT Neuro, Enschede, NETHERLANDS N/A Magnetic shielding not provided by manufacturer – Modified by research team
OneStep ClearGel Electrode gel H+H Medizinprodukte GbR, Munster, GERMANY 154547
Akzent Xe Color Anesthesia Machine Stephan GmbH, Gackenbach, GERMANY N/A
Omron M6-Comfort Blood Pressure Monitor Omron Healthcare, Kyoto, JAPAN N/A
Xenon gas (99.999% purity) Coregas, Thomastown, VIC, AUSTRALIA N/A we estimate that we use approx 40 L (SATP) per participant
Medical Nitrous Oxide Coregas, Thomastown, VIC, AUSTRALIA N/A x2 G size cylinders
Medical Oxygen Coregas, Thomastown, VIC, AUSTRALIA N/A x2 G size cylinders
Medical Air Coregas, Thomastown, VIC, AUSTRALIA N/A x2 G size cylinders
Filter Respiratory & HMES with Capno Port Hypnobag Medtronic, MN, USA 352/5805
Yankauer High Adult Medtronic, MN, USA 8888-502005
Quadralite EcoMask anaesthetic masks Intersurgical Australia Pty Ltd 7093000/7094000 size 3 and size 4
Suction Canister Disp 1200 mL Medival Guardian Cardinal Health, OH, USA 65651-212
Catheter Mount Ext 4-13 cm with  90A elbow Medtronic, MN, USA 330/5667
Catheter IV Optiva 24g x 19 mm Yellow St Su Smiths Medical, MN, USA 5063-INT
Dexamethasone Mylan Injection Vials (4 mg/1 mL) Alphapharm Pty Ltd, Sydney, AUSTRALIA 400528517
Ondasetron (4 mg/2 mL) Alphapharm Pty Ltd, Sydney, AUSTRALIA 400008857
Medical resuscitation cart The medical resuscitation cart is configured according to the suggested minimal requirements for Adult resuscitation recommended in the document "Standards for Resuscitation: Clinical Practice and Education; June 2014) by the Australian and New Zealand Resuscitation councils and specifically endorsed by multiple professional health care organizations including the Australian and New Zealand College of Anaesthetists.  It includes all the necessary airway and circulatory equipment, as well as the associated pharmacuetical agents to enable full cardio-respiratory resuscitation and support in a non-clinical environment.  Full details can be found at https://resus.org.au/standards-for-resuscitation-clinical-practice-and-education/
Maxfilter Version 2.2 Elekta Oy, Stockholm, SWEDEN N/A Data analysis software provided with Elekta's Neuromag TRIUX MEG system

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Pelentritou, A., Kuhlmann, L., Cormack, J., Woods, W., Sleigh, J., Liley, D. Recording Brain Electromagnetic Activity During the Administration of the Gaseous Anesthetic Agents Xenon and Nitrous Oxide in Healthy Volunteers. J. Vis. Exp. (131), e56881, doi:10.3791/56881 (2018).

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