एक साथ magnetoencephalography और electroencephalography अलग निश्चेतक द्वारा प्रेरित चेतना में कटौती की आम और विशिष्ट स्थूल पैमाने पर तंत्र के लिए खोज करने के लिए एक उपयोगी उपकरण प्रदान करता है । इस पत्र अनुभवजंय के दौरान स्वस्थ मनुष्यों से ऐसे डेटा की रिकॉर्डिंग अंतर्निहित तरीके दिखाता है-मिथाइल-D-Aspartate-(एनएमडीए)-रिसेप्टर-विरोधी नाइट्रस ऑक्साइड और क्सीनन की साँस लेना के दौरान संज्ञाहरण आधारित ।
संज्ञाहरण यकीनन एक ही व्यवस्थित तरीके से वैश्विक चेतना के तंत्रिका को संबद्ध करता है अध्ययन/ लेकिन मनुष्यों में सबसे neuroimaging या neurophysiological जांच की तारीख करने के लिए γ-अमीनो-Butyric-एसिड-(गाबा)-रिसेप्टर-एगोनिस्ट आधारित निश्चेतक के अध्ययन के लिए सीमित किया गया है, जबकि करनेवाला N-मिथाइल-D-Aspartate-(एनएमडीए) के प्रभाव- रिसेप्टर विरोधी आधारित निश्चेतक ketamine, नाइट्रस ऑक्साइड (एन2O) और क्सीनन (Xe) मोटे तौर पर अज्ञात हैं । इस कागज magnetoencephalography के एक साथ रिकॉर्डिंग अंतर्निहित तरीकों का वर्णन (मेग) और electroencephalography (ईईजी) स्वस्थ पुरुषों से गैसीय संवेदनाहारी एजेंटों एन2O और Xe की साँस लेना के दौरान । संयोजन मेग और ईईजी डेटा उच्च लौकिक में संज्ञाहरण के दौरान विद्युत चुंबकीय मस्तिष्क गतिविधि के आकलन में सक्षम बनाता है, और मध्यम स्थानिक, संकल्प । यहाँ हम एक विस्तृत प्रोटोकॉल का वर्णन, कई रिकॉर्डिंग सत्र पर परिष्कृत, कि विषय भर्ती, मेग स्कैनर कक्ष में संज्ञाहरण उपकरण सेटअप, डेटा संग्रह और बुनियादी डेटा विश्लेषण भी शामिल है. इस प्रोटोकॉल में प्रत्येक भागीदार Xe के स्तर और एन2के विभिंन स्तरों को उजागर किया है एक बार के कदम पार डिजाइन में । प्रासंगिक आधार रेखा रिकॉर्डिंग सहभागियों के चरण-वार Xe और N2O 8, 16, 24 और ४२%, और 16, ३२ और ४७% की बढ़ती प्रेरित सांद्रता को उजागर कर रहे हैं, जिसके दौरान जवाबदेही के अपने स्तर पर एक श्रवण के साथ नज़र रखी जाती है निरंतर निष्पादन कार्य (aCPT) । परिणाम रिकॉर्डिंग की एक संख्या के लिए प्रस्तुत करने के लिए कच्चे डेटा के संवेदक स्तर के गुणों को उजागर कर रहे हैं, वर्णक्रमीय स्थलाकृति, सिर आंदोलनों के ंयूनतम, और स्पष्ट स्तर पर निर्भर प्रभाव लेखा परीक्षक पैदा प्रतिक्रियाओं पर । इस प्रतिमान गैसीय निश्चेतक, जो आसानी से अस्थिर और नसों में संवेदनाहारी एजेंटों के साथ इस्तेमाल किया जा अनुकूलित किया जा सकता है के विभिंन प्रकार की कार्रवाई के साथ जुड़े विद्युत संकेतों की रिकॉर्डिंग के लिए एक सामांय दृष्टिकोण का वर्णन । यह आशा की जाती है कि उल्लिखित विधि methodological एक्सटेंशन को सक्षम करने के स्रोत अंतरिक्ष इमेजिंग और कार्यात्मक नेटवर्क विश्लेषण को शामिल करने के द्वारा संज्ञाहरण के स्थूल पैमाने पर तंत्र की समझ में योगदान कर सकते हैं ।
वहां पूर्व के बीच अच्छी सहमति है नैदानिक और नैदानिक neuroscientific सबूत सुझाव है कि मानव चेतना की घटना स्पष्ट तंत्रिका सर्किट की अखंडता पर निर्भर करता है । इस तरह के सर्किट व्यवस्थित बेहोशी में वंश से प्रभावित कर रहे हैं neuroimaging तकनीक संज्ञाहरण के दौरान उपयोग किया जा करने के लिए और ‘ नेविगेट ‘ के तंत्रिका को संबद्ध करने के लिए खोज को सक्षम करने के लिए की जरूरत है पुष्टि की चेतना. नींद के संभावित अपवाद के साथ, संज्ञाहरण केवल विधि जिसके द्वारा एक कर सकते हैं का प्रतिनिधित्व करता है, एक नियंत्रित, प्रतिवर्ती और प्रतिलिपि फैशन, perturb में, और इस प्रकार टुकड़े, तंत्र है कि उप सेवा चेतना, विशेष रूप से macroscopic के पैमाने पर वैश्विक मस्तिष्क गतिशीलता । चिकित्सकीय, सामान्य संज्ञाहरण संमोहन/बेहोशी, गतिहीनता और analgesia के एक राज्य के रूप में परिभाषित किया जा सकता है और सबसे प्रचुर मात्रा में इस्तेमाल किया और सबसे सुरक्षित चिकित्सा उपायों में से एक रहता है । स्पष्टता और अंत परिणाम में दक्षता के बावजूद, वहां महान संवेदनाहारी प्रेरित बेहोशी1को जंम देने के एजेंटों के विभिंन प्रकार की कार्रवाई के तंत्र के बारे में अनिश्चितता बनी हुई है ।
निश्चेतक नसों में विभाजित किया जा सकता है एजेंटों विशेष रूप से propofol और barbiturates, या अस्थिर/गैसीय एजेंटों जैसे sevoflurane, isoflurane, नाइट्रस ऑक्साइड (एन2O) और क्सीनन (Xe) । संज्ञाहरण के औषध विज्ञान अच्छी तरह से संवेदनाहारी कार्रवाई से जुड़े के रूप में की पहचान की कई सेलुलर लक्ष्य के साथ स्थापित किया गया है । ज्यादातर एजेंटों γ-अमीनो-Butyric एसिड-(गाबा) रिसेप्टर मध्यस्थता गतिविधि के agonism के माध्यम से मुख्य रूप से कार्य करने की तारीख का अध्ययन किया । इसके विपरीत, करनेवाला एजेंटों ketamine, Xe और एन2ओ मुख्य रूप से एन मिथाइल-D-Aspartate-(एनएमडीए) glutamatergic रिसेप्टर्स2,3लक्ष्यीकरण द्वारा उनके प्रभाव लागू करने के लिए माना जाता है. अंय महत्वपूर्ण औषधीय लक्ष्य पोटेशियम चैनल, acetylcholine रिसेप्टर्स और शेष ग्लूटामेट रिसेप्टर्स, AMPA और kainate शामिल हैं, लेकिन संवेदनाहारी कार्रवाई करने के लिए उनके योगदान की हद तक मायावी बनी हुई है (एक व्यापक समीक्षा के लिए देखें 4) ।
कार्रवाई के तंत्र में परिवर्तनशीलता की हद तक और मनाया शारीरिक और एजेंटों के विभिंन प्रकार के तंत्रिका प्रभाव सचेत प्रसंस्करण मुश्किल पर उनके प्रभाव पर सामांय निष्कर्ष के व्युत्पत्ति renders । चेतना की हानि (एलओसी) GABAergic एजेंटों द्वारा प्रेरित आम तौर पर मस्तिष्क गतिविधि में एक वैश्विक परिवर्तन की विशेषता है । यह उच्च आयाम के उद्भव में स्पष्ट है, कम आवृत्ति डेल्टा (δ, 0.5-4 हर्ट्ज) लहरें और उच्च आवृत्ति में कमी, गामा (γ, 35-45Hz) इलॅक्ट्रोसेफेलॉग्राम (ईईजी) में गतिविधि, धीमी लहर नींद के लिए इसी तरह5,6 के रूप में अच्छी तरह के रूप में सेरेब्रल रक्त प्रवाह और ग्लूकोज चयापचय में व्यापक कटौती5,6,7,8,9,10,11,12 . Boveroux एट अल. 13 कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (fMRI) का उपयोग propofol संज्ञाहरण के तहत आराम राज्य कार्यात्मक कनेक्टिविटी में एक महत्वपूर्ण कमी का प्रदर्शन करके इस तरह की टिप्पणियों के लिए जोड़ा गया । इसके विपरीत, करनेवाला निश्चेतक मस्तिष्क गतिविधि पर प्रभाव का एक कम स्पष्ट प्रोफ़ाइल उपज । कुछ मामलों में, वे मस्तिष्क रक्त प्रवाह और ग्लूकोज चयापचय में वृद्धि के साथ जुड़े रहे हैं14,15,16,17,18,19, 20,21 जबकि रेक्स और सहयोगियों द्वारा अध्ययन22 और Laitio और सहयोगियों23,24 Xe के प्रभाव को देखते हुए दोनों के बढ़ते और कम मस्तिष्क के सबूत प्रदान गतिविधि. इसी तरह की अनियमितता को ईईजी संकेतों25,26,27,28पर प्रभाव में देखा जा सकता है । जॉनसन एट अल। 29 कम आवृत्ति बैंड डेल्टा और थीटा के रूप में के रूप में अच्छी तरह से उच्च आवृत्ति बैंड गामा में Xe संज्ञाहरण के एक उच्च घनत्व ईईजी अध्ययन में की कुल शक्ति में वृद्धि का प्रदर्शन किया, जबकि विरोध टिप्पणियों N2O के लिए डेल्टा, थीटा में किए गए थे और अल्फा आवृत्ति बैंड30,31 और उच्च आवृत्तियों३२में Xe के लिए. विद्युत खोपड़ी गतिविधि पर Xe के प्रभाव में इस तरह की परिवर्तनशीलता अल्फा और बीटा आवृत्ति पर्वतमाला में भी दोनों बढ़ जाती है३३ और कटौती३४ सूचित किया जा रहा है के साथ मनाया जा सकता है ।
उपर्युक्त विसंगतियों के बावजूद, तस्वीर के लिए एजेंटों में और अधिक सुसंगत हो जब एक के लिए मस्तिष्क क्षेत्रों के बीच कार्यात्मक कनेक्टिविटी में परिवर्तन को देखने का प्रयास शुरू होता है । इस तरह के उपाय हालांकि, मुख्य रूप से है कि जरूरी या तो स्थानिक या लौकिक संकल्प के संबंध में रियायतें बनाने के लिए प्रतिबंधित किया गया है । जबकि ईईजी का उपयोग कर अध्ययन के लिए स्पष्ट प्रकट दिखाई देते हैं, और कुछ हद तक संगत, संज्ञाहरण के दौरान कार्यात्मक नेटवर्क के टोपोलॉजिकल संरचना में परिवर्तन/propofol३५, sevoflurane३६ और एन2ओ३७के साथ, व्यापक रूप से अंतरिक्ष सेंसर स्तर ईईजी डेटा सार्थक परिभाषित करने के लिए और इसी कार्यात्मक नेटवर्क के कोने चित्रित अपर्याप्त स्थानिक संकल्प किया है । इसके विपरीत, fMRI और पोजीट्रान उत्सर्जन टोमोग्राफी (पीईटी) के बेहतर स्थानिक संकल्प का उपयोग अध्ययन, ईईजी13के लिए बड़े पैमाने पर कार्यात्मक कनेक्टिविटी में इसी तरह के टोपोलॉजिकल परिवर्तन खोजने के लिए,३८,३९ ,४०,४१, लेकिन चरण-अल्फा में युग्मन आयाम (8-13 हर्ट्ज) ईईजी बैंड और अंय गतिशील घटना है कि महत्वपूर्ण हस्ताक्षर के रूप में उभर रहे है विशेषता के लिए अपर्याप्त लौकिक संकल्प के अधिकारी संवेदनाहारी क्रिया12,४२. इसके अलावा, इन उपायों को सीधे विद्युत चुंबकीय तंत्रिका गतिविधि का मूल्यांकन नहीं करते४३।
इसलिए, निश्चेतक की कार्रवाई से संबंधित macroscopic प्रक्रियाओं की समझ को सार्थक रूप से आगे बढ़ाने के लिए, पहले से उल्लिखित जांचों की सीमाओं को संबोधित करने की आवश्यकता है; संवेदनाहारी एजेंटों और गैर इनवेसिव माप के अपर्याप्त spatio-लौकिक संकल्प के प्रतिबंधित कवरेज । इस आधार पर, लेखकों को एक साथ एक विधि रूपरेखा को एक साथ रिकॉर्ड magnetoencephalogram (मेग) और स्वस्थ स्वयंसेवकों कि गैसीय करनेवाला संवेदनाहारी एजेंटों, Xe और एन के प्रशासन के लिए विकसित किया गया है में ईईजी गतिविधि2ओ ।
मेग के रूप में यह केवल गैर इनवेसिव neurophysiological ईईजी कि मिलीसेकंड रेंज में एक लौकिक संकल्प किया है के अलावा अंय तकनीक है उपयोग किया जाता है । ईईजी खोपड़ी, जो cortically जनित गतिविधि पर एक कम पास फिल्टर के रूप में कार्य करता है द्वारा बिजली के क्षेत्रों के धुंधला की समस्या है, जबकि मेग बहुत कम इस मुद्दे के प्रति संवेदनशील है और मात्रा के संचालन के मुद्दे४४। यह तर्क दिया जा सकता है कि मेग ईईजी ४५,४६से अधिक स्थानिक और स्रोत स्थानीयकरण सटीकता है । ईईजी सच संदर्भ की अनुमति नहीं देता है-नि: शुल्क रिकॉर्डिंग३७,४७, लेकिन मेग करता है । मेग सिस्टम भी आम तौर पर उच्च गामा४८(आमतौर पर ७०-९० हर्ट्ज), जिसमें Xe29 और एन सहित संवेदनाहारी एजेंटों के कृत्रिम निद्रावस्था का प्रभाव में शामिल होने का सुझाव दिया गया है सहित ईईजी से एक बहुत व्यापक आवृत्ति रेंज में cortical गतिविधि रिकॉर्ड 2 हे२८. मेग neurophysiological गतिविधि है कि प्रशंसा कि ईईजी द्वारा व्यक्त प्रदान करता है, के रूप में ईईजी गतिविधि extracellular विद्युत धाराओं से संबंधित है जबकि मेग मुख्य रूप से चुंबकीय intracellular धाराओं द्वारा उत्पंन क्षेत्रों को दर्शाता है४६, ४९. इसके अलावा, मेग विशेष रूप से संवेदनशील है electrophysiological गतिविधि प्रांतस्था को स्पर्श, जबकि ईईजी ज्यादातर extracellular गतिविधि प्रांतस्था४९के लिए रेडियल रिकॉर्ड । इस प्रकार मेग और ईईजी डेटा के संयोजन सुपर-additive के फायदे५०है ।
गैसीय करनेवाला एजेंटों Xe और एन2o निंनलिखित सिद्धांत कारणों के लिए चुना गया है: वे बिना गंध (Xe) या अनिवार्य रूप से बिना गंध (एन2हे) और इस प्रकार आसानी से नियंत्रण की स्थिति की उपस्थिति में उपयोग किया जा सकता है जब कार्यरत है उप नैदानिक सांद्रता । इसके अलावा, वे अच्छी तरह से दूरदराज के प्रशासन और एक प्रयोगशाला उनके कमजोर कार्डियो श्वसन अवसाद प्रभाव के कारण वातावरण में निगरानी के लिए अनुकूल है६१। क्सीनन और एक कम हद तक एन2हे, एक अपेक्षाकृत कम ंयूनतम-वायुकोशीय-एकाग्रता-(मैक)-जाग, जिस पर रोगियों के ५०% ३२.६ ± ६.१%५१ और ६३.३ +-७.१%५२ क्रमशः के मूल्यों के साथ एक मौखिक आदेश के लिए निष्क्रिय हो बनाए रखें । Xe और एन2हे दोनों एनएमडीए रिसेप्टर विरोधी होने के बावजूद, वे ईईजी अलग ढंग से मिलाना-Xe एक ठेठ GABAergic एजेंट की तरह व्यवहार करने के लिए प्रकट होता है जब मॉनिटर Bispectral सूचकांक३३,५३,५४ (संज्ञाहरण की निगरानी गहराई electroencephalographically करने के लिए इस्तेमाल कई दृष्टिकोणों में से एक). इसके विपरीत, N2O में एक बहुत कम स्पष्ट electroencephalographic प्रभाव पैदा करता है कि यह खराब है, अगर सब पर, Bispectral सूचकांक26का उपयोग कर निगरानी की । क्योंकि Xe अंय करनेवाला एजेंटों के लिए अलग रिपोर्ट electroencephalographic गुण है, लेकिन अधिक सामांयतः अध्ययन GABAergic एजेंटों के समान विशेषताओं के पास, अपने electrophysiological अध्ययन के लिए महत्वपूर्ण खुलासा करने की क्षमता है चेतना के तंत्रिका को संबद्ध और इसी कार्यात्मक नेटवर्क परिवर्तन से संबंधित सुविधाएं । एजेंटों कि एनएमडीए रिसेप्टर में कार्य करने के लिए मस्तिष्क नेटवर्क है कि सामान्य और बदल चेतना की सेवा के बारे में अधिक प्रकट होने की संभावना है, महत्वपूर्ण भूमिका दी है कि एनएमडीए रिसेप्टर मध्यस्थता गतिविधि सीखने और स्मृति और इसकी एक श्रेणी में फंसाया भूमिका में खेलता है मानसिक विकार है कि एक प्रकार का पागलपन और अवसाद८०शामिल हैं ।
यह पेपर मुख्य रूप से मांग और जटिल डेटा संग्रह एक गैर अस्पताल वातावरण में गैसीय संवेदनाहारी एजेंटों की डिलीवरी के साथ जुड़े प्रक्रिया पर केंद्रित है, जबकि एक साथ मेग और ईईजी रिकॉर्डिंग । सेंसर स्तर पर बुनियादी डेटा विश्लेषण उल्लिखित है और उदाहरण डेटा illustrating है कि उच्च निष्ठा रिकॉर्डिंग न्यूनतम सिर आंदोलन के साथ प्राप्त किया जा सकता प्रदान की जाती है. अनुवर्ती स्रोत इमेजिंग और/या कार्यात्मक कनेक्टिविटी विश्लेषण है कि आम तौर पर इस तरह के डेटा का उपयोग किया जाएगा के लिए कई संभावित तरीकों का वर्णन नहीं कर रहे हैं, के रूप में इन तरीकों को अच्छी तरह से साहित्य में वर्णित है और विभिंन विकल्पों के प्रदर्शन के लिए analysis५५,५६.
इस पत्र में एन2O और Xe के साथ संवेदनाहारी गैस डिलिवरी के दौरान मेग और ईईजी की एक साथ रिकॉर्डिंग के लिए एक व्यापक प्रोटोकॉल रेखांकित किया गया है । इस तरह के एक प्रोटोकॉल विद्युत चुंबकीय तंत्रिका चेतना ?…
The authors have nothing to disclose.
लेखक माहला कैमरून ब्राडली, राहेल ऐनी बैटी और Johanna स्टीफंस मेग डेटा संग्रह के साथ मूल्यवान तकनीकी सहायता के लिए शुक्रिया अदा करना चाहूंगा । धंयवाद इसके अतिरिक्त एक दूसरे anesthesiologist के रूप में समर्थन के लिए डॉ स्टीवन Mcguigan के लिए बढ़ा रहे हैं । Paige Pappas अमूल्य संवेदनाहारी नर्स निरीक्षण प्रदान किया । Markus स्टोन कृपा से अपने समय और संपादन में विशेषज्ञता proffered और प्रोटोकॉल फिल्माने । डॉ सुरेश Muthukumaraswamy डेटा विश्लेषण और परिणामों की व्याख्या के बारे में विशिष्ट सलाह दी । अंत में, Jarrod Gott कई उत्तेजक चर्चा योगदान दिया, पायलट प्रयोगों के एक नंबर के निष्पादन में मदद की और फोम सिर संभालो के डिजाइन में केंद्रीय था ।
इस अनुसंधान के एक जेंस एस मैकडोनल सहयोगात्मक अनुदान #220020419 द्वारा समर्थित “चेतना को खंगाला” जॉर्ज Mashour, माइकल Avidan, मैक्स Kelz और डेविड Liley को संमानित किया गया ।
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 |