Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

Optagelse elektromagnetisk hjerneaktivitet under Administration af gasformige bedøvelsesmiddel agenter Xenon og nitrøse oxid i raske frivillige

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

Samtidige magnetoencephalography og electroencefalografi giver et nyttigt værktøj til at søge efter fælles og forskellige makro-skala mekanismer til reduktioner i bevidsthed induceret af forskellige anæstetika. Dette dokument illustrerer de empiriske metoder underliggende optagelse af sådanne data fra raske mennesker under N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA)-receptor-antagonist-based anæstesi under indånding af lattergas og xenon.

Abstract

Anæstesi velsagtens giver en af de kun systematiske måder at studere de neurale korrelerer af global bevidsthed/bevidstløshed. Men til dato de fleste neuroimaging eller neurofysiologiske undersøgelser hos mennesker har været begrænset til undersøgelse af γ-Amino-Butyric-Acid-(GABA)-receptor-agonist-based anæstetika, mens virkningerne af dissociative N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA)- receptor-antagonist-baserede anæstetika ketamin, lattergas (N2O) og xenon (Xe) er stort set ukendt. I dette dokument beskrives de metoder, der ligger til grund for den samtidige optagelse magnetoencephalography (MEG) og electroencefalografi (EEG) fra sunde mænd under indånding af gasformige bedøvelsesmiddel agenter N2O og Xe. Kombinere MEG og EEG data muliggør vurdering af elektromagnetisk hjerneaktivitet under anæstesi ved høj timelige, og moderat fysisk, opløsning. Her beskriver vi en detaljeret protokol, raffineret over flere indspilninger, der indeholder emnet rekruttering, anæstesi udstyr setup i MEG skanner værelse, dataindsamling og analyse af grundlæggende data. I denne protokol er hver deltager udsat for forskellige niveauer af Xe og N2O i gentagne foranstaltninger cross-over design. Efter relevante baseline optagelser deltagere er udsat til trinvis stigende inspireret koncentrationer af Xe og N2O af 8, 16, 24 og 42%, og 16, 32 og 47% henholdsvis, hvori deres niveau af lydhørhed er sporet med en auditiv løbende ydelse opgave (aCPT). Resultaterne bliver præsenteret for en række optagelser til at fremhæve egenskaberne sensor-niveau af de rå data, spektrale topografi, minimering af hovedbevægelser og utvetydige niveau afhænger af virkningerne på de auditive evoked svar. Dette paradigme beskriver en generel tilgang til registrering af elektromagnetiske signaler tilknyttet aktion af forskellige former for gasformige anæstetika, som let kan tilpasses til brug med flygtige og intravenøs bedøvelsesmiddel agenter. Det forventes, at metoden beskrevet kan bidrage til forståelsen af makro-skala mekanismerne af anæstesi ved at aktivere metodologiske extensions der involverer kilde plads imaging og funktionelle netværksanalyse.

Introduction

Der er god enighed mellem prækliniske og kliniske neurovidenskabelige beviser tyder på, at fænomenet med menneskets bevidsthed afhænger af integriteten af eksplicitte neurale kredsløb. Den iagttagelse, at sådanne kredsløb systematisk er påvirket af nedstigningen til bevidstløshed har dokumenteret behovet for neuroimaging teknikker til at blive udnyttet under anæstesi og aktiverer 'navigation' søgning efter de neurale korrelerer af bevidsthed. Med undtagelse af søvn, anæstesi repræsenterer den eneste metode, hvormed man kan, i en kontrolleret, reversible og reproducerbare mode, forurolige og dermed dissekere de mekanismer, som sub tjene bevidsthed, især på makroskopisk skala af Global hjerne dynamics. Klinisk, generel anæstesi kan defineres som en tilstand af hypnose/bevidstløshed, immobilitet og analgesi og fortsat er en af mest talrigt anvendte og sikreste medicinsk indgreb. Trods den klarhed og effektivitet i det endelige resultat, er der stadig stor usikkerhed om virkningsmekanisme af de forskellige typer af agenter giver anledning til bedøvelsesmiddel induceret bevidstløshed1.

Narkose kan opdeles i intravenøs agenter navnlig propofol og barbiturater eller de flygtige/gasformige stoffer såsom Sevofluran, isofluran, lattergas (N2O) og xenon (Xe). Farmakologi af anæstesi har været veletableret med flere cellulære mål identificeret som forbundet med bedøvende handling. De fleste agenter studerede til dato act hovedsagelig via agonisme γ-Amino-Butyric-Acid-(GABA) receptor medieret aktivitet. I kontrast, dissociative agenter ketamin, menes Xe og N2O at udøve deres virkninger af primært rettet mod N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA) glutamatergic receptorer2,3. Andre vigtige farmakologiske mål omfatter kalium kanaler, acetylcholin receptorer og rest glutamat receptorer, AMPA og kainate, men omfanget af deres bidrag til bedøvende handling er stadig undvigende (for en omfattende gennemgang Se 4).

Omfanget af variation i virkningsmekanismen og de observerede fysiologiske og neurale virkninger af de forskellige typer af agenter gengiver afledning af generelle konklusioner om deres indflydelse på bevidst forarbejdning vanskeligt. Tab af bevidsthed (LOC) induceret af GABAergic agenter er typisk karakteriseret ved en global ændring i hjerneaktivitet. Dette er tydeligt i fremkomsten af høj-amplitude, lavfrekvente delta (δ, 0,5-4 Hz) bølger og reduktion i høj frekvens, gamma (γ, 35-45Hz) aktivitet i elektroencefalografi (EEG), svarende til langsom bølge sove5,6 samt de udbredte reduktioner i cerebral blood flow og glukose metabolismen5,6,7,8,9,10,,11,12 . Boveroux mfl. 13 tilføjet til sådanne bemærkninger ved at demonstrere en betydelig nedgang i hvilende tilstand funktionelle forbindelse under propofol anæstesi ved hjælp af funktionel magnetisk resonans imaging (fMRI). Derimod dissociative anæstetika give en mindre klar profil af effekter på hjerneaktivitet. I nogle tilfælde er de forbundet med stigninger i cerebral blood flow og glukose metabolismen14,15,16,17,18,19, 20,21 mens undersøgelser af Rex og kolleger22 og Laitio og kolleger23,24 ser på virkningerne af Xe leveres beviser for både større og mindre hjerne aktivitet. En lignende uregelmæssighed kan ses i virkningerne på EEG-signaler25,26,27,28. Johnson mfl. 29 viste en stigning i total magt af lavfrekvent bands delta og theta såvel som i den højere frekvens band gamma i en høj densitet EEG undersøgelse af Xe anæstesi mens modstridende observationer blev gjort for N2O i delta, theta og Alpha frekvens båndene30,31 og for Xe i de højere frekvenser32. Sådanne variabilitet i virkningerne af Xe på elektriske hovedbunden aktivitet kan observeres i alfa og beta frekvensområder også med både øger33 og reduktioner34 rapporteres.

Trods de forskelle, der er nævnt ovenfor, begynder billedet at blive mere konsekvent på tværs af agenter, når man forsøger at se på ændringer i funktionelle forbindelse mellem områder i hjernen. Sådanne foranstaltninger har dog været overvejende begrænset til modaliteter, der nødvendigvis gøre indrømmelser for enten rumlige eller tidsmæssige opløsning. Mens undersøgelser ved hjælp af EEG synes at afsløre klare, og til dels konsekvent, ændringer i den topologisk struktur af funktionelle netværk under anæstesi/sedation med propofol35, Sevofluran36 og N2O37, den bredt fordelte sensor niveau EEG data har utilstrækkelig rumlige opløsning meningsfuldt definere og afgrænse vertices i de tilsvarende funktionelle netværk. Omvendt finde undersøgelser udnytte de overlegne rumlige opløsning af fMRI og positron emission tomografi (PET), lignende topologiske forandringer i stor skala funktionelle tilslutningsmuligheder som EEG13,38,39 ,40,41, men besidder utilstrækkelig tidsmæssige opløsning til at karakterisere fase-amplitude kobling i alpha (8-13 Hz) EEG bandet og andre dynamiske fænomener, der er ved at opstå som vigtige underskrifter af bedøvende handling12,42. Desuden, disse foranstaltninger ikke direkte vurdere elektromagnetiske neurale aktivitet43.

Derfor, for at meningsfuldt fremme forståelsen af de makroskopiske processer forbundet med handlingen af anæstetika, begrænsninger af de tidligere nævnte undersøgelser skal løses; begrænset dækning af bedøvelsesmiddel agenter og den utilstrækkelige spatio-temporal opløsning af ikke-invasive målinger. På dette grundlag, forfatterne skitsere en metode til samtidig registrere magnetoencephalogram (MEG) og EEG aktivitet i raske frivillige, der er blevet udviklet for administrationen af de gasformige dissociative bedøvelsesmiddel agenter, Xe og N2O.

MEG udnyttes som det er den kun non-invasiv neurofysiologiske teknik end EEG, der har en tidsmæssig opløsning i rækken millisekund. EEG har problemet med sløring af elektriske felter af kraniet, der fungerer som et low-pass filter på cortically genereret aktivitet, mens MEG er langt mindre følsomme over for dette problem og spørgsmålet om volumen overledning44. Det kan hævdes, at MEG har højere rumlige og kilde lokalisering nøjagtighed end EEG 45,46. EEG tillader ikke sandt reference-gratis optagelse37,47, men MEG gør. MEG systemer optage også typisk kortikale aktivitet i en meget større frekvensområde end EEG, herunder høj gamma48(typisk 70-90 Hz), som er blevet foreslået for at være involveret i de hypnotiske virkningerne af bedøvelsesmiddel agenter herunder Xe29 og N 2 O28. MEG tilbyder neurofysiologiske aktivitet, der komplimenterer der formidles af EEG, som EEG aktivitet vedrører ekstracellulære elektriske strømme, hvorimod MEG afspejler hovedsagelig de magnetiske felter genereret af intracellulære strømninger46, 49. Desuden MEG er særligt følsomme over for elektrofysiologiske aktivitet tangerer cortex, mens EEG det meste optegnelser ekstracellulære aktivitet radial-cortex49. Dermed kombinere MEG og EEG data har super-additiv fordele50.

Den gasformige dissociative agenter Xe og N2O er blevet valgt af følgende princip grunde: de er lugtfri (Xe) eller hovedsagelig lugtfri (N2O) og dermed nemt kan udnyttes i overværelse af kontrol betingelser når ansat på subklinisk koncentrationer. Derudover er de velegnede til fjernadministration og overvågning i et laboratoriemiøj på grund af deres svage hjerte-respiratorisk hæmmende effekter61. Xenon og til en mindre grad N2O, bevarer en forholdsvis lav minimum-alveolære - koncentration-(MAC)-vågen på hvor 50% af patienterne blive unresponsive på en verbal kommando med værdier af 32,6 ± 6,1%51 og 63,3 + - 7,1%52 henholdsvis. Trods Xe og N2O både at være NMDA-antagonister, de modulere EEG forskelligt - Xe vises opfører sig mere som en typisk GABAergic agent når overvåges ved hjælp af Bispectral indeks33,53,54 (en af flere metoder, der anvendes til electroencephalographically overvåge dybde af anæstesi). Derimod producerer N2O en langt mindre tilsyneladende electroencephalographic effekt i, at det er dårligt, hvis overhovedet, overvåges ved hjælp af Bispectral indeks26. Fordi Xe har forskellige rapporterede electroencephalographic egenskaber til de andre dissociative agenter, men har lignende egenskaber til de mere almindeligt studerede GABAergic agenter, har dets elektrofysiologiske undersøgelse potentiale til at afsløre vigtige funktioner vedrørende de neurale korrelerer bevidsthed og de tilsvarende netværksændringer af funktionelle. Agenter, der handler på NMDA-receptor er tilbøjelige til at afsløre mere om hjernens netværk, at subserve normale og ændret bevidsthed, givet den kritiske rolle, som NMDA-receptor medieret aktivitet spiller i indlæring og hukommelse og dets implicerede rolle i en række psykiatriske lidelser, der omfatter skizofreni og depression80.

Dette papir fokuserer primært på den krævende og komplekse dataindsamlingsprocedure forbundet med levering af gasformige bedøvelsesmiddel agenter i en ikke-hospitalsmiljø mens samtidig optagelse MEG og EEG. Grundlæggende dataanalyse på sensoren niveau er skitseret og eksempeldata leveres illustrerer, at high-fidelity optagelser kan opnås med minimal hoved bevægelse. De mange potentielle metoder til efterfølgende kilde billedbehandling og/eller funktionelle connectivity analyse, der typisk ville udføres ved hjælp af denne slags data er ikke beskrevet, som disse metoder er godt beskrevet i litteraturen og vise forskellige muligheder for analyse55,56.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Undersøgelsen med titlen "Virkning af inhalerede Xe og N2O på hjerneaktivitet registreres ved hjælp af EEG og MEG" blev godkendt (godkendelsesnummer: 260/12) af Alfred Hospital og Swinburne University of Technology etiske komité og opfyldt kravene i nationale Redegørelse om etisk adfærd i Human forskning (2007).

1. deltager udvælgelse og forundersøgelse krav

  1. Gennemføre et interview for at vælge sundt, højrehåndet, voksne mænd i alderen mellem 20 og 40 år gamle.
    1. Bekræfte en god almen sundhedstilstand ved at indhente deltagerens Body Mass Index (BMI) og manglen på kontraindikationer for Mr eller MEG (såsom implanterede metalliske fremmedlegemer), samt indsamle en detaljeret sygehistorie, herunder eventuelle tidligere operationer, vigtigere enhver ugunstig reaktioner narkose, hvilket ville resultere i udelukkelse fra undersøgelsen.
    2. Specifikt udelukke enhver seneste indtagelse af psykoaktive eller andre ordineret medicin samt sikring af fraværet af enhver Rekreative stofbrug og manglen på en neurologisk lidelse, epilepsi, hjerte betingelser, søvnapnø, motion sygdom og klaustrofobi. Som det vil være efterfølgende vigtigt at få udelukke en god tætning med en bedøvende ansigtsmaske deltagere, der har store skæg, medmindre de er villige til at barbere.
      Bemærk: Udelukke hundyr på grund af de dokumenterede effekter af menstruation57 og/eller alder ekstremer på den hvilende MEG/EEG signal samt øget tilbøjelighed til at kvalme og opkastning58.
  2. Følg den dag ophold narkose procedure som angivet i Australien og New Zealand College af narkoselæger (ANZCA) retningslinjer (dokument PS15).
    1. I overensstemmelse med disse retningslinjer, Spørg emnerne til holdbar i mindst 6 timer og forbruge nogen væske i mindst 2 timer før starten af forsøget. Bekræft overholdelse ved at have den anæstesilæge at kontakte deltageren dagen før afprøvning finder sted.
    2. Efter afslutningen af forsøget, har fag gennemgå standard post anæstesi pleje overvågning ved at pålægge dem ikke at betjene alle tunge maskiner eller træffe vigtige beslutninger inden for 24 timer af forsøget (på grund af muligheden for resterende lavt niveau kognitiv svækkelse fra Xe og N2O).

2. anlæg og udstyr

Bemærk: Faciliteterne, der er i overensstemmelse med ANZCA krav til levering af anæstesi uden for en normal kirurgisk drift suite (http://www.anzca.edu.au/resources/professional-documents. Dokumentet PS55). Specifikt, opfylder rummet tekniske forskrifter for elektriske sikkerhed og gas medicinsk administration.

  1. Eksperiment på Swinburne avanceret teknologicenter Brain Imaging laboratorium, nemlig det MEG rum, som indeholder et magnetisk afskærmet rum (MSR) der huser MEG skanner. Afskærmet rum sidder på et flydende gulv isoleret fra miljøbevægelser såsom forbikørende tog.
  2. Levere anæstesi gasser ved hjælp af en anæstesi maskine, beliggende udenfor MSR, i stand til at levering og overvågning gasformige xenon. Denne anæstesi maskine er specielt designet til at administrere lukket kredsløb lav flow Xe gas og til måling af end-tidal Xe koncentrationer ved hjælp af katharometry (termisk ledningsevne, ± 1% nøjagtighed), ud over at give standard for pleje patient overvågning. Dette omfatter end-tidal O2, CO2, N2O måling (hvis relevant), puls oximetri, 3-bly EKG og non-invasiv blodtryksmåling (NIBP) pr ANZCA retningslinje dokument PS18. Måling af end-tidal N2O koncentrationer ved hjælp af infrarød spektroskopi implementeret i anæstesi maskine.
    1. Rør gasser til deltagerne ved hjælp af udvidede 22 mm diameter vejrtrækning slanger gennemrejse MSR ledningsanlæg.
  3. Give standard for pleje patient overvågning ifølge ANZCA retningslinje dokument PS18. Dette omfatter end-tidal O2, CO2, N2O måling (hvis relevant), puls oximetri, 3-bly EKG og non-invasiv blodtryksmåling (NIBP).
    1. Monitor blodtryk som pr ANZCA retningslinje dokument PS18 ved hjælp af en ikke-invasiv blodtryksmåler beliggende uden for MSR og forbundet med en lang inflation rør til en manchet placeret på overarmen.
    2. Hele forsøget, registrere og dokumentere alle fysiologiske parametre på 1 min. intervaller ud over en automatiseret registrering af alle parametrene hver 30 s.
  4. Sørg for, at gasserne er PEB til deltagerne ved hjælp af udvidede 22 mm diameter vejrtrækning slanger gennemrejse MSR ledningsanlæg. Et suge system ligger uden for MSR og et langt rør, tilsluttet en Yankauer suge wand er passeret gennem en kanal skal placeres tæt på både patient og kliniske observatøren.
    1. Derudover sikre opkastning bassiner er beliggende tæt ved inden for MSR at muliggøre deres hurtige positionering af observatør ved forekomst af opkastning. Den kliniske observatør i MSR bliver nødt til at være på vagt for enhver luftvejsobstruktion, reagerer i første omgang med en hage løft eller kæbe stak og straks afbryde protokollen, hvis forestående opkastning signaleres ved overdreven indtagelse eller retching eller luftveje obstruktion er ikke løst af Hagen liv eller kæbe stak.
  5. Post EEG ved hjælp af en MEG kompatibel 64-kanals Ag/AgCl elektrode cap knyttet til et batteri powered forstærker i MSR. Forstærkeren er forbundet via en fiber-optisk kabel, og en egnet medie konverter til en bærbar computer kører en kompatibel erhvervelse software.
  6. Optag hjernens magnetiske felt aktivitet (MEG) på en samplingfrekvens på 1000 Hz bruger en MEG-system, der har hele hjernen dækning og har veldefinerede arrays af sensorer, der kan omfatte magnetometre og aksial/planar gradiometers; den nuværende undersøgelse udnytter et system bestående af 102 magnetometre og 204 planar gradiometers. For at undgå kompleksiteten ikke direkte relevante for protokollen eller MEG systemkonfiguration, indberettes eksempeldata fra magnetometre alene, selv om både magnetometer og gradiometer data er erhvervet som led i protokollen.
  7. Spor hoved position løbende ved hjælp af 5 hovedets stilling indikator (HPI) bredbånd. Digitalisere placeringen af hoved spoler, EEG elektroder og fiducial markører (nasion og venstre og højre præaurikulær point) før MEG scanning ved hjælp af passende digitalisering udstyr.
    1. Fordi formålet er at opnå resultater i kilde plads, deaktivere nogen indre aktive afskærmning system ansat af MEG system for tre-dimensionelle støj aflysninger, for at gøre behandling pipeline fleksible med hensyn til brugen af signal plads adskillelse (SSS) metoder, der er typisk ansat.
    2. Bruge en MRI-scanner til at opnå tilsvarende T1-vægtet strukturelle hjernescanninger for senere Co registrering med M/EEG optagelser.

3. undersøgelse Design og protokol

Bemærk: En to-vejs delefilter eksperimentel protokol er fulgt. Udføre to separate test sessioner for hvert emne, adskilt af et maksimum på fire uger mellem test sessioner. En arm af undersøgelsen består af Xe administration, mens N2O er givet i den anden arm. Deltagerne er blinde for typen gas administreret mens det medicinske personale og forskere er ikke på grund af de mindre forskelle i proceduren, der følges ved deres administration.

  1. Efter informeret samtykke, bekræfte deltagerens støtteberettigelse med et omfattende medicinsk historie interview og vitalfunktioner målinger, der omfatter blodtryk, puls, krop temperatur og maksimal udånding flow. Efter deltagerens støtteberettigelse er bekræftet, gennemgår emnet en kort måling i MEG til at sikre, at der er ingen uventede kilder til støj.
  2. Placer EEG cap på motivets hoved og gel alle elektroder. Vedhæfte de 5 HPI bredbånd på fælles landbrugspolitik skal løbende registrere hovedets stilling i MEG.
    1. Digitalisere EEG-kanaler, HPI coil positioner og ekstra point på fagets næse og gemme alle placeringer ved hjælp af MEGS medfølgende softwarepakke.
    2. Flytte emnet til MSR, tilsluttes EEG forstærker og re gel elektroderne elektrode cap, hvis det er nødvendigt at sikre, at deres elektriske kontakt impedances er under 5 kΩ.
  3. Ud over de MEG og EEG, lave tre ekstra bipolar bio-kanal optagelser.
    1. Fordi bedøvende agent administration er forbundet med ændringer i muskeltonus, optage electromyogram (EMG) ved hjælp af en enkelt-bruger Ag/AgCl elektroder placeret submentally for at registrere aktivitet af mylohyoid og digastric (anterior mave) muskler.
    2. Optage elektro-oculogram (EOG) ved at knytte et par elektroder ovenfor én af øjne, i nærheden af panden, og nær den tilsvarende laterale øjenkrog og udføre tre-bly elektrokardiogram (EKG) optagelser ved hjælp af elektroder på hvert håndled og en albue jorden (jf. Figur 1).
  4. Spørge deltagerne til at holde øjnene lukket i alle optagelse faser af forsøget.
  5. Udføre kliniske håndtering af emnet med en anæstesilæge og et bedøvelsesmiddel sygeplejerske eller andre passende uddannet klinisk observatør. Har sygeplejerske/observatør sidde med emnet i MSR for at løbende overvåge deltagerens tilstand (i særdeleshed ansigt maske segl og fagets luftvejene) og den anæstesilæge, beliggende i kontrolrummet styre gas levering og elektronisk overvågning.
  6. Indsamle data i et team af tre: ét medlem overvågning og kontrol af erhvervelse af MEG signal, et andet overvågning og kontrol af erhvervelse af EEG og en anden start og stop den edb auditive løbende ydelse opgave, mens overvågning emner svar, koordinere alle eksperimentelle tidsindstillinger og optagelse minut blodtryk, og koncentrationen af end-tidal og strømningshastigheden som fastsat af anæstesilæge.
  7. Løbende visuelt overvåge deltager i MSR via et egnet kamera, som også registrerer alle faser af eksperimentet for efterfølgende vurdering og gennemgå.
  8. Behaviorally måle den igangværende niveau af reaktionsevne i hele eksperimentet ved hjælp af en auditiv løbende ydelse opgave (aCPT). Bruge MEG kompatible hovedtelefoner til at levere en binaural auditive tone af enten 1 eller 3 kHz frekvensen af faste stereo amplitude (ca. 76 dBA), med et indbyrdes stimulus interval på mellem 2 og 4 sekunder fra en ensartet fordeling.
    1. Spørg deltager til at reagere så hurtigt som muligt ved hjælp af to separate knap kasser holdt i hver hånd. Bruge venstre og højre knapper på hver boks svarer til en lav eller høj frekvens tone, henholdsvis, og den venstre og højre knap dialogbokse henholdsvis for deltager til angivelse af fravær eller tilstedeværelse af kvalme.
  9. Nøje overvåge reaktionsevne i hele eksperimentet. Reaktionstid ventetid og nøjagtighed (procentdel af toner korrekt klassificeret) af svarene er automatisk registreret såvel som vises på en skærm uden for MSR for forskere at får en realtid angivelse af deltagernes adfærdsmæssige stat.
    1. Efter flere sekventielle højre knap boksen svar (indikerer kvalme), advare observatør i MSR og den administrerende anesthesiologist at gas administration kan være nødvendigt at blive brat stoppet for at undgå opkastning.
  10. Optag øjne lukkede hvilende EEG og MEG i 5 min. efterfulgt af en 5 min øjne lukkede baseline EEG/MEG optagelse med emnet udfører opgaven aCPT.
  11. Fjerne emnet fra MSR og giver mulighed for en 20 gauge intravenøs kanyle skal placeres i den venstre antecubital fossa af anæstesilæge. Kvalmestillende administration, indtræder langsomt over en periode på 1-2 minutter, bestående af 4 mg dexamethason og 4 mg ondansetron59, følger for at forhindre enhver opkastning forårsaget af bedøvende gas indånding, som ofte observeres hos N2O på den højere koncentrationer anvendes60.
  12. Vedhæfte ansigtsmaske og vejrtrækning kredsløb til emnet ved hjælp af en modificeret søvnapnø kontinuerlig positive airways tryk (CPAP) sele, og vurdere for emnet komfort og fraværet af enhver lækage på 5 cm H2O overtryk.
  13. Returnere emnet til MSR at blive siddende i MEG for resten af undersøgelsen.
  14. Tage en række forebyggende foranstaltninger for at sikre begrænset motivbevægelser under de samtidige MEG og EEG optagelser, da hoved og krop bevægelse kan forårsage store artefakter i elektromagnetisk optagelser og forventes at forekomme under administration af den Dissociativt bedøvelsesmiddel agenter på grund af deres velkendte tilbøjelighed til at fremkalde psykomotorisk agitation.
    1. Placer en specialbygget cap lavet af lav befolkningstæthed uncolored skum på hovedet, som sikrer at hovedets stilling inde i MEG dewar hjelm uanset hoved størrelse og form.
    2. Yderligere, brug en klud sele svøbt omkring lårene og bagdelen muskler og fastgjort til bagsiden af MEG stol til at minimere enhver sagging/slouching der forekommer i deltagerens lodret position (Se fig. 1).
    3. Under indspilningen, spore den hovedets stilling løbende ved hjælp af HPI spoler, til at se offline efter afslutningen af forsøget (se data analyse afsnit for yderligere detaljer).
  15. Når deltageren er forsvarligt placeret, administrere 100% inspireret O2 og fortsætte denne i op til 30 minutter, indtil deres end-tidal O2 koncentration er > 90% med angivelse af de er effektivt de-nitrogenated, en proces, der er nødvendige for at sikre præcise målinger af end-tidal bedøvende gas koncentrationer.
    1. I løbet af de sidste 5 minutter af denitrogenation, udføre en afsluttende 5 minutters øjne lukkede hvilende EEG/MEG aCPT optagelse til at sikre, at eventuelle virkninger kvalmestillende administration og denitrogenation kan have på hjerneaktivitet kan efterfølgende bestemmes og kontrolleres for.
    2. Sammenlign denne tredje baseline optagelse efter tidligere grundlinjerne (resten øjne lukket uden kvalmestillende og opgave øjne lukket uden kvalmestillende) til at bestemme de virkninger, som antiemetikum og aCPT har på spontan/hvile M/EEG. Basislinjer omtales som referencescenariet 1, 2 og 3 i manuskriptet for resten øjne lukket uden kvalmestillende, opgave øjne lukket uden kvalmestillende og opgave øjne lukket med kvalmestillende, henholdsvis.

Figure 1
Figur 1 : Billeder viser EEG, EOG, EMG og ECG elektrode layout og samlet oprettet i MSR. (A) viser 64-kanals MEG kompatibel cap bruges til at registrere EEG, EOG registreres ved hjælp af de to elektroder placeres over og under venstre øje, EMG registreres ved hjælp af de to elektroder placeres under kæben og ECG registreres ved hjælp af to elektroder placeret på den håndled. (B) viser custom-made skum cap og seletøj bruges til at minimere motivets bevægelser under optagelsen. (C) viser den endelige konfiguration kræves for bedøvende administration, som omfatter positionering hoved inden for MEG og vedhæfter en tætsiddende gasmaske. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

4. gas Administration protokol

Bemærk: Gas administration protokol varierer lidt afhængigt af arm af undersøgelsen.

  1. Administrere Xe på fire trinvis stigende niveauer og N2O på tre trinvis stigende niveauer. De første tre gas niveauer for hver gas svarer til equi-MAC-vågen niveauer af 0,25 (niveau 1), 0,5 (niveau 2) og 0,75 (niveau 3) gange MAC-vågen koncentrationen. Disse koncentrationer er 8%, 16%, 24% og 16%, 32%, 47% koncentrationer for Xe/O2 og N2O/O2, henholdsvis.
    Bemærk: De 4th niveau for Xe svarer til 1,3 gange MAC-vågen koncentrationen.
  2. Vælg 4th gas niveau for Xe, således at 95% af deltagerne forventes at miste bevidstheden på dette niveau (alle emner studeret til dato har opnået fuld tab af reaktionsevne under aCPT opgave). På grund af N2O veldokumenteret tilbøjelighed til at fremkalde kvalme og opkastning ved høje koncentrationer, indeholde ikke en N2O niveau i en koncentration, der er tilstrækkelig til at fremkalde tab af bevidsthed i 95% af deltagerne (~ 75%). Figur 2 opsummeres gas administration profiler.
  3. Følg den samme eksperimentelle procedure for alle equi-MAC Xe og N2O niveauer med undtagelse af 42% Xe/O2, hvilket vil kræve en lidt anden metode (Se 4.4. nedenfor).
    1. Ved starten af hvert niveau, meddele emne og bedøvende sygeplejerske/klinisk observatør, at gas administration vil begynde og begynder at optage EEG og MEG, signal til den administrerende anæstesilæge at begynde gas administration og starte opgaven aCPT. Gas vask-i derefter sker for en periode på 10 minutter, således at target end-tidal gaskoncentrationen er nået ved udgangen af denne periode og vedligeholdes i 5 minutter (den formodede steady-state fase).
    2. I slutningen af denne periode på 5 minutter steady-state, udføre wash-out med administration af 100% O2 over en periode på 10 minutter hvorunder end-tidal gaskoncentrationen vender tilbage til 0.
    3. Gentag proceduren for den næste skridt gas niveau.
      Bemærk: Tab af lydhørhed (LOR) for Xe forventes at blive opnået i 95% af deltagerne i en koncentration på 42% Xe/O261. Administration af dette niveau forekommer med hensyn til de lavere niveauer indtil både bedøvelsesmiddel sygeplejerske/klinisk observatøren og tabet af knappen svar indikerer LOR.
  4. Når LOR er opnået, opretholde Xe gas niveau i 10 minutter eller indtil anesthesiologist eller bedøvende sygeplejerske/klinisk observatør finder det usikkert at fortsætte efter hvilke wash-out med 100% O2 tager steder. Tilfælde, hvor anæstesilæge kan overveje det usikkert at fortsætte omfatte hyppige presning af boksen højre knap med angivelse af kvalme, glottal lyde, tegn på opkastning som overdreven spytsekretion eller synke og vaso-vagus reaktioner.
    Bemærk: På dette højeste niveau, udvise stor forsigtighed og fastsætte en lav klinisk tærskel for ophørende Xe gas administration. Forfatternes erfaring tyder på, at dette niveau kan være forbundet med en reduktion i synke, ophobning af spyt og udseendet af retching-lignende adfærd, at hvis tilladt at fortsætte maj forløbere regurgitation ind i masken. Konsekvenserne af dette kunne naturligvis omfatte livstruende aspiration. Det er også muligt, at mindre intense reaktioner kan forekomme ved lavere gas niveauer og dermed udøve et højt niveau af årvågenhed under administration af alle trinvis gas niveauer. Ud over disse potentielle luftvejs problemer, være opmærksomme på potentialet for vasovagal synkope, især i de yngre mandlige deltagere. Deres alder og de midlertidige restriktioner, væske og mad er alle risikofaktorer62.

Figure 2
Figur 2 : Resumé af gas administration profiler for Xe og N 2O. Tidslinjen og gas koncentrationer i løbet af kurset af drug administration for N2O (øverst) og Xe (nederst). Tal over hver tidslinje angiver tiden i minutter siden starten af den første gas levering. Hvert niveau af peak ekvilibreres gaskoncentrationen er nået gennem en 10 minutters equilibrating periode, efterfulgt af et 5 minutters steady state hvor koncentrationen af peak ekvilibreres vedligeholdes, og derefter en 10 minutters udvaskning. Peak ekvilibreres gas koncentrationer øge sekventielt over tid. Bemærk at tidslinjen af forberedelse til forsøget samt perioden efter gas administration ikke er vist. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

5. strukturelle scanning

  1. Før Mr, skal du placere E-vitamin kapsler på deltagerens hoved skal bruges som markører til at fremhæve de digitaliserede fiducial point til den nasale spids og venstre og højre præaurikulær point. Dette sikrer en bedre fælles registrering af MEG/EEG sensorer og Mr hjernescanninger, når du forsøger at relatere MEG/EEG source imaging til MRI-baseret Neuroanatomi.
  2. Opnå en enkelt strukturel T1-vægtet MR-scanning, enten efter gennemførelsen af en gren af undersøgelsen, hvis deltageren godt, ellers bede dem om at vende tilbage på en separat dag for den strukturelle hjernescanning.

6. deltager opfølgning

Bemærk: Emnet er fri til at forlade, når de ledsages af en ven eller slægtning.

  1. Ved decharge, bede vedkommende om at færdiggøre en trunkeret version af den 5-Dimensional Altered stater af bevidsthed Rating Scale (5D-ASC); et spørgeskema designet til at få adgang til individuelle forskelle ved at sammenligne normale og ændret bevidsthed status ved hjælp af en visuel analog skala63,64.
  2. Desuden bede om indgivelse af en kort fortælling om deres samlede oplevelse under forsøget samt specifikke detaljer om niveau afhængige kvalitative effekter.
  3. Har begge disse dokumenter udfyldes og sendes til forskerne 24 timer efter hver optagelse session.

7. dataanalyse

Bemærk: Dette afsnit beskriver grundlæggende dataanalyse på MEG/EEG sensor plan dækker trin involveret i generering eksempler på forhåndsbehandlede MEG/EEG data, spektrale topografi, hoved bevægelser, lydhørhed scoring og auditive evoked svar. Fokus i denne artikel er på illustrationen af typiske eksempler, så læseren kan forstå de vigtige funktioner i de registrerede data. Ingen intra individuelle eller group-wise statistiske analyser er udført som princippet målet i dette analyse afsnit er for detaljer vigtige forbehandling trin, der vidner om den kvalitet og integritet af data indsamlet. Ingen nærmere oplysninger gives for de utallige analyser, der kan udføres på denne data55,56 , da de falder uden for anvendelsesområdet for beskrivelsen af metoden.

  1. Komplet analyse af offline data på en stationær computer ved hjælp af relevante data analyse software og bruge relevante værktøjskasser for både EEG og MEG databehandling. I forfatternes pipeline, bruge version 20160801 Fieldtrip værktøjskasse65 .
  2. Beregne hoved bevægelse under hver MEG optagelse ved først at indhente de løbende hoved positioner som en sekvens af kvaternion koordinerer ved at analysere de 5 HPI coil signaler gemmes som en del af hver niveau afhængige og baseline MEG optagelser. Konvertere hoved positioner fra kvaternion til kartesiske koordinater.
  3. Samle 6 og 7 optagelser for N2O og Xe studere arme (basislinjer 1, 2 og 3, gas niveauerne 1 til 3 eller 1-4). Tid Skift rå EEG i forhold til MEG data for at synkronisere de to signaltyper baseret på en fælles udløser kanal. Denne form for synkronisering opstår fra valget af EEG registreringssystem.
    Bemærk: Mange MEG systemer indeholder en indbygget i EEG-system, der giver meget præcise elektroniske niveau synkronisering af MEG & EEG, men ofte har lav opløsning DAC kvantisering 16 bit. Derfor udnytte en ekstern EEG system (se punkt 2.3) at have højere 24-bit EEG amplitude opløsning til at aktivere en højere tolerance over for elektrode offset potentialer, måling af lavfrekvent oplysninger og en flad frekvensrespons på tværs af alle kanaler.
  4. Alle optagelser med gas levering og aCPT ydeevne, omdefinere tid nul til påbegyndelsen af aCPT opgave/gas levering.
  5. Visuelt inspicere MEG rådata og udelukke enhver dårlig kanaler fra yderligere analyse. Næste, filtrere data ved hjælp af en tidsmæssig signal-plads adskillelse algoritme76 implementeret i MEG-system-software. Algoritmen undertrykker magnetiske interferenskilder udenfor sensor array og dermed resulterer i en reduktion af eksterne eller stiv krop bevægelse artefakter. Importere output datasæt til data analyse software skal bruges med magnetometre (102 kanaler) udvalgt til yderligere behandling.
  6. Sporgruppe-pass filter MEG på 2 til 50 Hz og anvende linje støjfiltre på 50, 100 og 150 Hz. Visual artefakt afsløring og en automatisk artefakt detection procedure gennemført i Fieldtrip software giver mulighed for fjernelse af enhver kunstig elementer. Inspicere visuelt alle segmenter, der indeholder øjet blinker, hjertet slår eller muskuløse artefakter og udelukke fra dataene, såvel som enhver segmenter korreleret med væsentlige ændringer i hoved bevægelse større end 5 mm (se nedenfor).
    Bemærk: Bevægelser af større end 5 mm til starten af hvert 5 minut baseline eller gas ekvilibreres periode bruges til at afvise løbende erhvervede MEG data da MEG source imaging typisk har en rumlig opløsning ca. 5 mm (fx for MEG/EEG beamformers55). Det er dog muligt at udføre bevægelse kompensation af MEG data66 i stedet for at afvise datasegmenter korreleret med betydelig hoved bevægelse, men sådanne metoder er uden for denne hvidbogs anvendelsesområde.
  7. Som med MEG data, visuelt inspicere 64-kanals rå EEG og udelukke enhver dårlig kanaler fra yderligere dataanalyse. Sporgruppe-pass filter data, der anvender de samme frekvensområder som for MEG. Igen henvise til EEG til en fælles gennemsnit, som er standard for source imaging tilgange. Endelig, fjerne alle segmenter, der indeholder artefakter samtidige med dem af den tilsvarende MEG.
  8. For at visualisere de spektrale egenskaber af MEG/EEG data, beregne enkeltsidet amplitude spectra langs anterior-posterior midterlinjen for EEG kanaler FPz, Cz og Oz og midterlinjen frontal, centrale og occipital MEG magnetometer kanaler ( figur 3 ).
    1. Beregne sensor-niveau Topografisk kort over alpha band (8-13 Hz) magt for MEG/EEG, givet den stærke alfa band observeret ændringer tidligere for N2O og GABAergic anæstetika25,31,67 .
    2. For EEG data, skal du bruge FPz kanal som reference til at beregne den topografiske alpha band magt for at bedre at fremhæve alpha power ændringer.

Figure 3
Figur 3 : EEG (A) og MEG B sensor layout set fra toppen af hovedet og fladtrykt i et fly. Bemærk MEG triplet struktur hvor sensorer slutter i ### 1 magnetometre og sensorer slutter i ### 2 eller ### 3 er gradiometers. Røde bokse angive kanaler langs anterior-posterior midterlinjen bruges til at visualisere de spektrale egenskaber af EEG og MEG, FPz (frontal), Cz (central) og Oz (occipital) og frontal, centrale og occipital magnetometer kanaler henholdsvis. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

  1. Få auditive evoked svar for filtrerede artefakt-fri MEG og EEG data for hver optagelse, der involverer aCPT opgaven. Epoke signaler fra-1000 ms +2000 ms i forhold til tonen udløse gange og gennemsnit alle tilgængelige artefakt gratis epoker. Tage latenstid mellem stimulus udløse produktion og levering af lyd til øret i betragtning, i dette tilfælde 190.5 ms.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

I dette afsnit benytter data indhentet fra et emne for at påvise de typiske træk ved de samtidige optagelser og potentialet i sådanne oplysninger at bidrage en bedre forståelse af anæstesi induceret ændrede bevidsthedstilstande. For at forenkle redegørelsen, resultaterne vises for i) optagelser af anti-brækmiddel administration Oprindelig plan (Oprindelig 3), ii) 0,75 equi-MAC-vågen peak gas koncentrationer (niveau 3) af N2O (47%) og Xe (24%) og iii) Xe peak koncentrationen af 42% ( niveau 4). Niveau 3 og 4 var valgt som de er de højeste steady-state niveau anses for N2O og Xe, henholdsvis. Derudover niveau 4 Xe indebærer en klar manglende lydhørhed, en stat ikke typisk opnåelige for N2O.

For at illustrerer omfanget af hoved bevægelse er de absolutte positioner af alle 5 HPI bredbånd vist som funktion af tiden under flere optagelser. Figur 4 viser klart, at de skridt, fulgte for at sikre begrænset bevægelse under scanninger er forbundet med acceptable niveauer af hoved og krop bevægelse trods farmakologisk intervention. Et bemærkelsesværdigt eksempel på omfattende hoved bevægelse kan ses i figur 4(ii) mellem 20-25 minutter (i udvaskning periode) hvor stor hoved bevægelse blev indspillet. Sådanne perioder visuelt opdages og fjernes fra dataene. Protokollen sikrer at stabil end-tidal gaskoncentrationerne på alle niveauer kan nemt og let opnås (Se fig. 4), med emnet lydhørhed håndfast vurderet ved hjælp af aCPT opgaven. Tal 4(ii) og 4(iv) viser tydeligt sådan vurderes reduktioner i lydhørhed i 5 minutters steady state faser for både xenon og lattergas. Figur 4 (v) angiver manglende lydhørhed (0% nøjagtighed) i steady state periode under 42% Xe administration, som forventet.

Figure 4
Figur 4 : Eksempler på hoved bevægelse, gas koncentration og aCPT nøjagtighed tidsserier fra én deltager for (i) baseline 3 (post antiemetiske) før N 2 O administration, (ii) 47% N 2 O (niveau 3), (iii) baseline 3 før Xe administration, (iv) 24% Xe (niveau 3), og (v) 42% Xe (niveau 4). Hver sub figur viser absolut bevægelse (toppen) af 5 hoved bredbånd (legenden nedenfor (ii) angiver bredbånd) og gas koncentration (bunden, red) og aCPT nøjagtighed (nederst, blå) som funktion af tiden i minutter. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Eksempler på den filtrerede artefakt-fri MEG og EEG data langs anterior-posterior midterlinjen for samme emne som i figur 4 er vist for tiden justeret 10 sekund segmenter for N2O og Xe i figur 5. Baseline 3 (post antiemetiske) for både Xe og N2O viser stærk alpha svingninger i occipital kanaler (Oz for EEG) og en occipital magnetometer kanal for MEG. Bedøvelsesmiddel niveauet stiger for niveau 3 N2O (47% peak gas) reduceres samlede signal power med reduktioner i alpha band magt særlig tydelig. I modsætning hertil er alpha aktivitet, som svar på Xe administration ikke betydeligt reduceret indtil niveau 4 (42% peak gas). I modsætning til N2O stigende Xe koncentrationer er mere klart forbundet med en stigning i amplitude af delta (0 - 4 Hz) og theta (4-8 Hz) band aktivitet, at være specielt klare i den centrale websted under 42% administration (niveau 4) i MEG.

Figure 5
Figur 5 : Eksempel på en gang justeret 10 andet vindue af filtreret artefakt-fri (A) MEG og b EEG data for samme emne i figur 4 i tilfælde af (i) baseline 3 (post antiemetiske) før N2 O administration, (ii) 47% N 2 O (niveau 3), (iii) baseline 3 (post antiemetiske) før Xe administration, (iv) 24% Xe (niveau 3), (v) 42% Xe (niveau 4). For 24% Xe og 47% N2O, den gang valgte tidsperiode var et fragment af 5 minutters steady state mens 42% Xe, epoke markeret var i perioden af tab af reaktionsevne, som angivet af fagets aCPT svar. Frontal (blå), central (rød) og occipital (grøn) svarer til de respektive MEG magnetometer og EEG kanaler. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Ændringer i signalet magt observeret i figur 5 er yderligere beskrevet i et enkeltsidet amplitude spektre af de samme signaler i figur 6. Mens der opstår en række observerede ændringer i kraft når skifter fra baseline til gas, synes de mest betydningsfulde ændringer at være den gradvise dæmpning af den stærke baseline alpha band (8-13 Hz) magt, observeret i occipital elektroderne, med stigende koncentrationer. Dette er suppleret med stigende lavfrekvente delta og theta band aktivitet.

Figure 6
Figur 6 : Amplitude spektre for den samme a MEG og b EEG data vist i figur 5 for tilfælde af (i) baseline 3 (post antiemetiske) før N2 O administration, (ii) 47% N 2 O (niveau 3), (iii) baseline 3 (post antiemetiske) før Xe administration, (iv) 24% Xe (niveau 3), (v) 42% Xe (niveau 4). Frontal (blå), central (rød) og occipital (grøn) kanaler svarer til respektive MEG magnetometer og EEG kanaler. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 7 illustrerer et eksempel på de topografiske ændringer i alpha band magt knyttet til stigninger i Xe og N2O koncentrationen. Bemærk den klare dæmpning af posterior alpha power med stigninger i Xe og N2O, i overensstemmelse med ændringer observeret tidligere for N2O og GABAergic anæstetika25,31,67.

Figure 7
Figur 7 : Topografiske alpha (8-13 Hz) band magt i (A) MEG (kun magnetometre) og (B) EEG for samme emne som i tallene 5 og 6 for tilfælde af (i) baseline 3 (post antiemetiske) før N2 O administration, (ii) 47% N 2 O (niveau 3), (iii) baseline 3 (post antiemetiske) før Xe administration, (iv) 24% Xe (niveau 3), (v) 42% Xe (niveau 4). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Endelig viser figur 8 eksempel sensor-niveau MEG og EEG auditive evoked svar opnås med protokol og aCPT opgaven for det samme emne som tal 5-7. Det kan bemærkes, at stigninger i i Xe og N2O gaskoncentrationen føre til en svækkelse af den første reaktion peak og også til forsinkelse, dæmpning eller forsvinden af senere svar toppe, især under tab af lydhørhed for Xe niveau 4 (42%).

Figure 8
Figur 8 : Sensor-niveau auditive fremkaldte svar for a MEG og b EEG for samme emne som i tal 5-7 i tilfælde af (i) baseline 3 (post antiemetiske) før N2 O administration, (ii) 47% N 2 O (niveau 3), (iii) baseline 3 (post antiemetiske) før Xe administration, (iv) 24% Xe (niveau 3), (v) 42% Xe (niveau 4). Farvede sommerfugl parceller svarer til channel-wise tid ensemble svar. For hver sommerfugl plot svarer de Topografisk kort til tidspunktet for peak svar. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Dette papir har skitseret en omfattende protokol for den samtidige optagelse af MEG og EEG under narkose gas levering med N2O og Xe. Sådan en protokol vil være værdifuld for at studere de elektromagnetiske neurale korrelerer med narkose-induceret reduktioner i bevidsthed. Protokollen forventes også at generalisere til levering af andre bedøvende gasser som Sevofluran eller isofluran. Dette vil lette en større forståelse for de fælles, specifikke og særskilte makroskopisk mekanismer, der ligger bag anæstesi-induceret reduktioner i bevidsthed for en vifte af anæstetika har helt forskellige molekylære tilstande og mål af handling. Forstå hvordan anæstetika funktion er velsagtens en af de store udestående problemer i neurovidenskab og er velsagtens nøglen til forståelsen af de neurokemiske grundlag af adfærd.

Eksempel resultater præsenteret er helt i tråd med tidligere undersøgelser undersøger bedøvelsesmiddel induceret EEG magt spektrale ændringer, således bevidner troskab af den protokol, vi har udviklet og beskrevet. For N2O administration, de resultater, der er sammenfattet ovenfor er i overensstemmelse med fald i delta, theta og alpha band magt i EEG, der er blevet observeret for høj inspireret niveauer af N2O (> 40%)25,28, 31. Ligeledes under Xe anæstesi er vores resultater i overensstemmelse med de få publicerede rapporter om virkningerne af Xe ved hjælp af høj densitet EEG. For eksempel, Johnson mfl. 29 demonstreret en opbremsning af EEG med øget total magt i delta og theta bands især i frontal regioner, resultater, overensstemmelse godt med de typiske resultater, vi har præsenteret her. Yderligere Johnson et al. konstateret, at Xe indånding var forbundet med stigninger i begge frontal og posterior midterlinjen delta, med disse langsomme bølge aktivitet ændringer bliver topografisk inhomogene i naturen, en observation, der afspejler den variation i hyppigheden band topografi langs anterior-posterior akse demonstreret i denne undersøgelse resultater. I forhold til ændringer i højere frekvens aktivitet (alpha band og derover), billedet bliver meget mindre klart. Hartmann mfl. 34 beskrevet et fald i globale alpha aktivitet, noget der minder om forfatternes resultater, og en global stigning i beta band (13-30 Hz) magt, mens Laitio mfl. 33 viste en stigning i frontal alpha og et fald i posterior alpha aktivitet. i beta og gamma hyppighed varierer Johnson mfl. 29 rapporteret udbredte stigninger i gamma band (35-45 Hz) magt paa Goto mfl. 32 viste et fald. I Resumé er denne metode godt i stand til at fremkalde ændringer i elektromagnetisk hjerneaktivitet, der er blevet rapporteret for N2O og Xe ved hjælp af langt enklere optagelse konfigurationer.

Vi har vist tydelige eksempler på virkningerne, at de gasformige bedøvelsesmiddel agenter Xe og N2O fremkalde i, amplitude spektrene, alpha band power topografi og auditive evoked svar af filtreret artefakt-fri MEG/EEG data. Mere omfattende data analysemetoder, der kan forventes at tilbyde vigtigt indblik i mekanismerne i bedøvende handling og de tilsvarende globale og lokale ændringer i netværksforbindelsen, der forekommer i ændrede bevidsthedstilstande. Bevæger sig fra sensoren-niveau data og undersøger kilde aktivitet vil give en repræsentation af ændringerne i spontan aktivitet, der bedre kan relateres til Neuroanatomi (for en anmeldelse Se 55). Anvende forskellige funktionelle connectivity foranstaltninger (for en anmeldelse Se 56) til denne kilde-niveau data forventes at bidrage til yderligere at forstå den rolle, forstyrrelser i funktionelle forbindelse har i anæstesi-induceret reduktioner i bevidsthed1.

Til dato farmako-MEG har været udnyttet til karakterisering af bedøvende handling, med undtagelse af en hånd fuld af undersøgelser på diagnostiske sedation eller forbedring af epileptogenic aktivitet i epilepsi patienter. Bemærkelsesværdige eksempler på sådanne MEG undersøgelser omfatter Hall et al. 68 , 69 hvor en enkelt oral dosis af diazepam blev administreret, Cornwell mfl. 70 hvor sub bedøvelsesmiddel ketamin blev infunderet, Saxena et al.71 som kiggede på propofol sedation, og Quaedflieg et al. 72undersøgelser af virkningerne af remifentanil på mismatch negativitet. For nylig, Muthukumaraswamy og kolleger73 ansat MEG i en funktionel forbindelse med undersøgelsen af beroligende doser af ketamin afsløre vigtige oscillerende ændringer, især i alfa, theta og gamma magt, samt betydelige ændringer i NMDA-medieret frontal til parietale connectivity. Vores resultater viser klart potentiale og nytte af samtidig indspillede MEG og high-density EEG i at undersøge mekanismerne af anæstesi. Til forfatternes viden ingen forudgående samtidige MEG/EEG undersøgelse er blevet udført i mennesker med flygtige eller luftformige bedøvelsesmiddel agenter og dermed metoden beskrevet her vil forhåbentlig stimulere yderligere bestræbelser i denne retning.

Der er flere begrænsninger i forbindelse med vores protokol, der bør nævnes. For det første forsøgsmetoden var designet med gasformige bedøvende administration i sindet og betydning, og endnu untrialled, ændringer bliver nødt til at blive betragtet når ved hjælp af andre typer af anæstetika som de flygtige stoffer bedst eksemplificeret ved Sevofluran. For flygtige indånding anæstetika anbefaler vi brug af en larynx maske luftvejene til at sikre luftvejene passage, men den invasive art af proceduren skal bemærkes. For det andet, vi har valgt en meget enkel auditive kontinuerlig ydeevne opgave at overvåge lydhørhed. En simpel auditive løbende ydelse paradigme blev valgt da event relaterede ændringer ikke var det primære fokus for denne undersøgelse. For at undersøge mere detaljeret korrelationer mellem hjerneaktivitet og kognition under anæstesi mere komplekse og iøjnefaldende auditive77, visuelle71 og taktile78 stimuli skal udnyttes. Hoved bevægelse under anæstesi er også en mulig tænkelig forvirre som vi har behandlet ved hjælp af en specialbygget skum cap, som holder hovedet sikkert i MEG dewar, en sele, der holder deltageren sikker i MEG stolen og streng data artefakt fjernelse procedurer. Endelig er en eksplicit menneskelige faktorer analyse79 at kunne kvantificere den udstrækning som andre efterforskere kunne nemt følge denne protokol forsvundet fra dette papir. Mens vi give flere noter på begrænsningerne og andre faktorer i forbindelse med udførelse af inhalation anæstesi ved hjælp af xenon og N2O mens du optager EEG/MEG, kunne udvikling af specifikke målinger af ydeevne udnyttes til Angiv den relative indsættelse af ressourcer og tid til specifikke afsnit i protokollen.

Resultaterne fremgår her tydeligt viser, at det er muligt at samtidig registrere MEG og EEG i den restriktive indstilling af MEG magnetisk afskærmet miljø samtidig sikre data af høj kvalitet, der er forbundet med minimal hoved bevægelse og utilsigtet artefakt. Sådanne metoder er tilbøjelige til at have stor klinisk betydning, som de kan udnyttes til at bedre for at forstå nogen mulig universel mekanismer af anæstesi, hvilket igen kan føre til forbedringer i klinisk overvågning af anæstetika ved at forhindre hændelser perioperative bevidsthed og forbedre postoperative resultater74,75. Desuden opsætningen er ikke nødvendigvis begrænset til anæstesi undersøgelser men kan ændres i overensstemmelse hermed til at rumme forskellige typer af farmakologiske interventioner, gasformige eller på anden måde.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Acknowledgments

Forfatterne vil gerne takke Mahla Cameron Bradley, Rachel Anne Batty og Johanna Stephens for værdifulde tekniske bistand med MEG dataindsamling. Tak er desuden udvidet til Dr. Steven Mcguigan for støtte som en anden anæstesilæge. Paige Pappas givet uvurderlig bedøvelsesmiddel sygeplejerske tilsyn. Markus Stone tilbudt allernådigst sin tid og ekspertise i redigering og filme i protokollen. Dr. Suresh Muthukumaraswamy gav specifikke råd med hensyn til dataanalyse og fortolkning af resultaterne. Endelig Jarrod Gott bidrog mange en stimulerende debat, hjalp i udførelsen af en række pilotforsøg og var et centralt i design af skum hoved skinnen.

Denne forskning blev støttet af en James S. McDonnell collaborative grant #220020419 "Rekonstruere bevidsthed" tildelt til George Mashour, Michael Avidan, Max Kelz og David Liley.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hudetz, A. Suppressing the Mind. Hudetz, A., Pearce, R. , 178-189 (2010).
  2. Franks, N. P., Dickinson, R., de Sousa, S. L., Hall, A. C., Lieb, W. R. How does xenon produce anaesthesia? Nature. 396 (6709), 324 (1998).
  3. Jevtović-Todorović, V., Todorović, S. M., Mennerick, S., Powell, S., Dikranian, K., Benshoff, N., Zorumski, C. F., Olney, J. W. Nitrous oxide (laughing gas) is an NMDA antagonist, neuroprotectant and neurotoxin. Nat Med. 4 (4), 460-463 (1998).
  4. Alkire, M. T., Hudetz, A. G., Tononi, G. Consciousness and Anesthesia. NIH Public Access. 322 (5903), 876-880 (2009).
  5. Fiset, P., et al. Brain Mechanisms of Propofol-Induced Loss of Consciousness in Humans: a Positron Emission Tomographic Study. The J Neurosci. 19 (13), 5506-5513 (1999).
  6. Schlünzen, L., et al. Effects of subanaesthetic and anaesthetic doses of sevoflurane on regional cerebral blood flow in healthy volunteers. A positron emission tomographic study. Acta Anaesthesiologica Scandinavica. 48 (10), 1268-1276 (2004).
  7. Alkire, M. T., et al. Cerebral Metabolism during Propofol Anesthesia in Humans Studied with Positron Emission Tomography. Anesthesiology. 82, 393-403 (1995).
  8. Alkire, M. T., Haier, R. J., Shah, N. K., Anderson, C. T. Positron Emission Tomography Study of Regional Cerebral Metabolism in Humans during Isoflurane Anesthesia. Anesthesiology. 86, 549-557 (1997).
  9. Alkire, M. T., et al. Functional Brain Imaging during Anesthesia in Humans. Effects of Halothane on Global and Regional Cerebral Glucose Metabolism. Anesthesiology. 90, 701-709 (1999).
  10. Kaike, K. K., et al. Effects of surgical levels of propofol and sevoflurane anesthesia on cerebral blood flow in healthy subjects studied with positron emission tomography. Anesthesiology. 6, 1358-1370 (2002).
  11. Prielipp, R. C., et al. Dexmedetomidine-induced sedation in volunteers decreases regional and global cerebral blood flow. Anesthesia and analgesia. 95 (4), table of contents 1052-1059 (2002).
  12. Mukamel, E. A., et al. A transition in brain state during propofol-induced unconsciousness. J Neurosci. 34 (3), 839-845 (2014).
  13. Boveroux, P., Vanhaudenhuyse, A., Phillips, C. Breakdown of within- and between-network Resting State during Propofol-induced Loss of Consciousness. Anesthesiology. 113 (5), 1038-1053 (2010).
  14. Pelligrino, D. A., Miletich, D. J., Hoffman, W. E., Albrecht, R. F. Nitrous oxide markedly increases cerebral cortical metabolic rate and blood flow in the goat. Anesthesiology. 60 (5), 405-412 (1984).
  15. Hansen, T. D., Warner, D. S., Todd, M. M., Vust, L. J. The role of cerebral metabolism in determining the local cerebral blood flow effects of volatile anesthetics: evidence for persistent flow-metabolism coupling. J Cereb Blood Flow Metab. 9, 323-328 (1989).
  16. Roald, O. K., Forsman, M., Heier, M. S., Steen, P. A. Cerebral effects of nitrous oxide when added to low and high concentrations of isoflurane in the dog. Anesth Analg. 72 (1), 75-79 (1991).
  17. Algotsson, L., Messeter, K., Rosén, I., Holmin, T. Effects of nitrous oxide on cerebral haemodynamics and metabolism during isoflurane anaesthesia in man. Acta Anaesthesiol Scand. 36 (1), 46-52 (1992).
  18. Field, L. M., Dorrance, D. E., Krzeminska, E. K., Barsoum, L. Z. Effect of nitrous oxide on cerebral blood flow in normal humans. Br J Anaesth. 70 (2), 154-159 (1993).
  19. Matta, B. F., Lam, A. M. Nitrous oxide increases cerebral blood flow velocity during pharmacologically induced EEG silence in humans. J Neurosurg Anesthesiol. 7 (2), 89-93 (1995).
  20. Langsjo, J. W., et al. Effects of subanesthetic doses of ketamine on regional cerebral blood flow, oxygen consumption, and blood volume in humans. Anesthesiology. 99 (3), 614-623 (2003).
  21. Reinstrup, P., et al. Regional cerebral metabolic rate (positron emission tomography) during inhalation of nitrous oxide 50% in humans. Br J Anaesth. 100 (1), 66-71 (2008).
  22. Rex, S., et al. Positron emission tomography study of regional cerebral blood flow and flow-metabolism coupling during general anaesthesia with xenon in humans. Br J Anaesth. 100 (5), 667-675 (2008).
  23. Laitio, R. M., et al. Effects of xenon anesthesia on cerebral blood flow in humans. Anesthesiology. 106 (6), 1128-1133 (2007).
  24. Laitio, R. M., et al. The effects of xenon anesthesia on the relationship between cerebral glucose metabolism and blood flow in healthy subjects: A positron emission tomography study. Anesthesia and Analgesia. 108 (2), 593-600 (2009).
  25. Yamamura, T., Fukuda, M., Takeya, H., Goto, Y., Furukawa, K. Fast oscillatory EEG activity induced by analgesic concentrations of nitrous oxide in man. Anesth Analg. 60 (5), 283-288 (1981).
  26. Rampil, I. J., Kim, J. S., Lenhardt, R., Negishi, C., DI, S. Bispectral EEG index during nitrous oxide administration. Anesthesiology. 89 (3), 671-677 (1998).
  27. Maksimow, A., et al. Increase in high frequency EEG activity explains the poor performance of EEG spectral entropy monitor during S-ketamine anesthesia. Clinical Neurophysiology. 117 (8), 1660-1668 (2006).
  28. Foster, B. L., Liley, D. T. J. Effects of nitrous oxide sedation on resting electroencephalogram topography. Clinical Neurophysiology. 124 (2), 417-423 (2013).
  29. Johnson, B. W., Sleigh, J. W., Kirk, I. J., Williams, M. L. High-density EEG mapping during general anaesthesia with Xenon and propofol: A pilot study. Anaesthesia and Intensive Care. 31 (2), 155-163 (2003).
  30. Foster, B. L., Bojak, I., Liley, D. T. J. Population based models of cortical drug response: Insights from anaesthesia. Cognitive Neurodynamics. 2 (4), 283-296 (2008).
  31. Kuhlmann, L., Liley, D. T. J. Assessing nitrous oxide effect using electroencephalographically-based depth of anesthesia measures cortical state and cortical input. J Clin Monit Comput. , (2017).
  32. Goto, T., et al. Bispectral analysis of the electroencephalogram does not predict responsiveness to verbal command in patients emerging from xenon anaesthesia. Br J Anaesth. 85 (3), 359-363 (2000).
  33. Laitio, R. M., Kaskinoro, K., Maksimow, A., Kangas, K., Scheinin, H. Electroencephalogram during Single-agent Xenon. Anesthesiology. 18 (1), 63-70 (2008).
  34. Hartmann, A., Dettmers, C., Schuier, F. J., Wassmann, H. D., Schumacher, H. W. Effect of stable xenon on regional cerebral blood flow and the electroencephalogram in normal volunteers. Stroke. 22 (2), 182-189 (1991).
  35. Lee, U., Müller, M., Noh, G. J., Choi, B., Mashour, G. a Dissociable network properties of anesthetic state transitions. Anesthesiology. 114 (4), 872-881 (2011).
  36. Ku, S. W., Lee, U., Noh, G. J., Jun, I. G., Mashour, G. A. Preferential inhibition of frontal-to-parietal feedback connectivity is a neurophysiologic correlate of general anesthesia in surgical patients. PLoS ONE. 6 (10), 1-9 (2011).
  37. Kuhlmann, L., Foster, B. L., Liley, D. T. J. Modulation of Functional EEG Networks by the NMDA Antagonist Nitrous Oxide. PLoS ONE. 8 (2), (2013).
  38. Greicius, M. D., et al. Persistent default-mode network connectivity during light sedation. Human Brain Mapping. 29 (7), 839-847 (2008).
  39. Deshpande, G., Sathian, K., Hu, X. Assessing and compensating for zero-lag correlation effects in time-lagged granger causality analysis of fMRI. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 57 (6), 1446-1456 (2010).
  40. Schrouff, J., et al. Brain functional integration decreases during propofol-induced loss of consciousness. NeuroImage. 57 (1), 198-205 (2011).
  41. Langsjo, J. W., et al. Returning from Oblivion: Imaging the Neural Core of Consciousness. J Neurosci. 32 (14), 4935-4943 (2012).
  42. Mukamel, E. A., Wong, K. F., Prerau, M. J., Brown, E. N., Purdon, P. L. Phase-based measures of cross-frequency coupling in brain electrical dynamics under general anesthesia. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, EMBS. 6454, 1981-1984 (2011).
  43. Logothetis, N. K. What we can do and what we cannot do with fMRI. Nature Reviews Neuroscience. 453 (June), 869-878 (2008).
  44. Nunez, P. L., Srinivasan, R. Electric fields of the brain: the neurophysics of EEG. , Oxford University Press. USA. (2006).
  45. Hämäläinen, M. S., Hari, R., Ilmoniemi, R. J., Knuutila, J., Lounasmaa, O. V. Magnetoencephalography - theory, instrumentation, and applications to noninvasivee studies of the working human brain. Rev Modern Physics. 65 (2), 413-505 (1993).
  46. Nunez, P. L., Srinivasan, R. A theoretical basis for standing and traveling brain waves measured with human EEG with implications for an integrated consciousness. Clinical Neurophysiology. 117 (11), 2424-2435 (2006).
  47. Kayser, J., Tenke, C. E. In search of the Rosetta Stone for scalp EEG: Converging on reference-free techniques. Clinical Neurophysiology. 121 (12), 1973-1975 (2010).
  48. Barkley, G. L., Baumgartner, C. MEG and EEG in epilepsy. J Clin Neurophysiol. 20 (3), 163-178 (2003).
  49. Parra, L. C., Bikson, M. Model of the effect of extracellular fields on spike time coherence. . Conference proceedings: ... Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual Conference, , 6 4584-4587 (2004).
  50. Liu, A. K., Dale, A. M., Belliveau, J. W. Monte Carlo simulation studies of EEG and MEG localization accuracy. Human Brain Mapping. 16 (1), 47-62 (2002).
  51. Cullen, S. C., Eger, E. I. 2nd, Cullen, B. F., Gregory, P. Observations on the anesthetic effect of the combination of xenon and halothane. Anesthesiology. 31 (4), 305-309 (1969).
  52. Hornbein, T. F., et al. The minimum alveolar concentration of nitrous oxide in man. Anesth Analg. 61 (7), 553-556 (1982).
  53. Fahlenkamp, A. V., et al. Evaluation of bispectral index and auditory evoked potentials for hypnotic depth monitoring during balanced xenon anaesthesia compared with sevoflurane. Br J Anaesth. 105 (3), 334-341 (2010).
  54. Stoppe, C., et al. AepEX monitor for the measurement of hypnotic depth in patients undergoing balanced xenon anaesthesia. Br J Anaesth. 108 (1), 80-88 (2012).
  55. Huang, M. X., et al. Commonalities and Differences among Vectorized Beamformers in Electromagnetic Source Imaging. Brain Topography. 16 (3), 139-158 (2004).
  56. Bastos, A. M., Schoffelen, J. M. A Tutorial Review of Functional Connectivity Analysis Methods and Their Interpretational Pitfalls. Frontiers in systems neuroscience. 9 (January), 175 (2015).
  57. Bazanova, O. M., Nikolenko, E. D., Barry, R. J. Reactivity of alpha rhythms to eyes opening (the Berger effect) during menstrual cycle phases. International Journal of Psychophysiology. , September 2015 0-1 (2017).
  58. Schaefer, M. S., et al. Predictors for postoperative nausea and vomiting after xenon-based anaesthesia. Br J Anaesth. 115 (1), 61-67 (2015).
  59. Gan, T. J., et al. Consensus guidelines for the management of postoperative nausea and vomiting. Anesthesia and Analgesia. 118 (1), 85-113 (2014).
  60. De Vasconcellos, K., Sneyd, J. R. Nitrous oxide: Are we still in equipoise? A qualitative review of current controversies. Br J Anaesth. 111 (6), 877-885 (2013).
  61. Sanders, R. D., Ma, D., Maze, M. Xenon: Elemental anaesthesia in clinical practice. British Medical Bulletin. 71, 115-135 (2004).
  62. da Silva, R. M. Syncope: Epidemiology, etiology, and prognosis. Frontiers in Physiology. 5 (DEC), 8-11 (2014).
  63. Dittrich, A., Lamparter, D., Maurer, M. 5D-ASC: Questionnaire for the assessment of altered states of consciousness. A short introduction. , (2010).
  64. Studerus, E., Gamma, A., Vollenweider, F. X. Psychometric evaluation of the altered states of consciousness rating scale (OAV). PLoS ONE. 5 (8), (2010).
  65. Oostenveld, R., Fries, P., Maris, E., Schoffelen, J. M. FieldTrip: Open source software for advanced analysis of MEG, EEG, and invasive electrophysiological data. Computational Intelligence and Neuroscience. 2011, (2011).
  66. Stolk, A., Todorovic, A., Schoffelen, J. M., Oostenveld, R. Online and offline tools for head movement compensation in MEG. NeuroImage. 68, 39-48 (2013).
  67. Cimenser, A., et al. Tracking brain states under general anesthesia by using global coherence analysis. Proc Natl Acad Sci. 108 (21), 8832-8837 (2011).
  68. Hall, S. D., et al. GABA(A) alpha-1 subunit mediated desynchronization of elevated low frequency oscillations alleviates specific dysfunction in stroke - A case report. Clinical Neurophysiology. 121 (4), 549-555 (2010).
  69. Hall, S. D., et al. The role of GABAergic modulation in motor function related neuronal network activity. NeuroImage. 56 (3), 1506-1510 (2011).
  70. Cornwell, B. R., et al. Synaptic potentiation is critical for rapid antidepressant response to ketamine in treatment-resistant major depression. Biological Psychiatry. 72, 555-561 (2012).
  71. Saxena, N., et al. Enhanced Stimulus-Induced Gamma Activity in Humans during Propofol-Induced Sedation. PLoS ONE. 8 (3), 1-7 (2013).
  72. Quaedflieg, C. W. E. M., Munte, S., Kalso, E., Sambeth, A. Effects of remifentanil on processing of auditory stimuli: A combined MEG/EEG study. J Psychopharmacol. 28 (1), 39-48 (2014).
  73. Muthukumaraswamy, S. D., Shaw, A. D., Jackson, L. E., Hall, J., Moran, R., Saxena, N. Evidence that Subanesthetic Doses of Ketamine Cause Sustained Disruptions of NMDA and AMPA-Mediated Frontoparietal Connectivity in Humans. J Neurosci. 35 (33), 11694-11706 (2015).
  74. Bruhn, J., Myles, P. S., Sneyd, R., Struys, M. M. R. F. Depth of anaesthesia monitoring: What's available, what's validated and what's next? Br J Anaesth. 97 (1), 85-94 (2006).
  75. Punjasawadwong, Y., Phongchiewboon, A., Bunchungmongkol, N. Bispectral index for improving anaesthetic delivery and postoperative recovery (Review) Bispectral index for improving anaesthetic delivery and postoperative recovery. Cochrane Library. 10, 10-12 (2010).
  76. Taulu, S., Kajola, M., Simola, J. Suppression of interference and artifacts by the Signal Space Separation Method. Brain Topography. 16 (4), 269-275 (2004).
  77. Purdon, P. L., et al. Electroencephalogram signatures of loss and recovery of consciousness from propofol. Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (12), 1142-1151 (2013).
  78. Mhuircheartaigh, R. N., et al. Cortical and Subcortical Connectivity Changes during Decreasing Levels of Consciousness in Humans: A Functional Magnetic Resonance Imaging Study using Propofol. J Neurosci. 30 (27), 9095-9102 (2010).
  79. Pandit, J. J., et al. 5th National Audit Project (NAP5) on accidental awareness during general anaesthesia: summary of main findings and risk factors. Br J Anaesth. 113 (4), 549-559 (2014).
  80. Lakhan, S. E., Caro, M., Hadzimichalis, N. NMDA Receptor Activity in Neuropsychiatric Disorders. Frontiers in Psychiatry. 4 (Junne), 52 (2013).

Tags

Neurovidenskab sag 131 Magnetoencephalography electroencefalografi anæstesi Xenon lattergas
Optagelse elektromagnetisk hjerneaktivitet under Administration af gasformige bedøvelsesmiddel agenter Xenon og nitrøse oxid i raske frivillige
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Pelentritou, A., Kuhlmann, L.,… More

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter