睡眠と麻酔の脳活動への影響は酷似している

トゥルク大学の研究によると、脳活動における麻酔と睡眠の影響が似ている事を判明しました。

人間の意識の基本的な性質および、覚醒と完全な無意識の間の中間状態での脳機能に関する新しい情報をもたらします。

Explaining the biological basis of human consciousness is one of the greatest challenges of science. While the loss and return of consciousness, as regulated by drugs or physiological sleep, have been employed as model systems in the study of human consciousness, previous research results have been confounded by many experimental simplifications.

参照元：https://www.utu.fi/en/news/press-release/imaging-the-twilight-zone-general-anesthesia-and-normal-sleep-affect-brain-in-an
– トゥルク大学 University of Turku. 28.12.2020 –

全身麻酔と通常の睡眠中に意識が薄れると、脳はどうなりますか？

フィンランドの科学者は、新しい実験計画と機能的な脳イメージングでこの質問を研究しました。

彼らは、意識に関連する特定の変化をより広範囲の全体的な影響から分離することに成功し、脳活動に対する麻酔と睡眠の影響が驚くほど類似していることを発見しました。

これらの新しい発見は、人間の意識の基礎となる共通の中心コア脳ネットワークを示しています。

人間の意識の生物学的基礎を説明することは、科学の最大の課題の1つです。

薬物または生理的睡眠によって調節される意識の喪失および回復は、人間の意識の研究におけるモデルシステムとして採用されてきたが、以前の研究結果は、多くの実験的単純化によって混乱させられてきました。

薬理学のドセント、麻酔科医、およびフィンランドのトゥルク大学からの研究の主任研究者ハリーシェイニン氏は話します。

「1つの大きな課題は、異なる状態の脳データが意識に関してのみ異なるセットアップを設計することでした。私たちの研究は、以前の多くの混乱を克服し、初めて、接続された意識の根底にある神経メカニズムを明らかにします。」

脳活動は、健康な被験者の同じグループでの2つの別々の実験で、異なる意識状態の間に陽電子放出断層撮影（PET）イメージングで測定されました。

測定は、2つの麻酔薬の覚醒、エスカレートおよび一定レベル、および睡眠不足の覚醒およびノンレム睡眠（NREM）睡眠中に行われました。

最初の実験では、被験者は、被験者が反応しなくなるまで、プロポフォールまたはデクスメデトミジン（異なる分子作用機序を持つ2つの麻酔薬）を段階的に受け取るようにランダムに割り当てられました。

睡眠研究では、彼らは自然に眠りにつくことが許されました。

両方の実験で、被験者は反応状態への迅速な回復を達成するために興奮し、その後、前の無反応期間からの主観的経験の即時かつ詳細なインタビューが続きました。

応答しない麻酔状態と検証されたNREM睡眠段階では、精神的内容のその後の報告には周囲の世界の認識の兆候が含まれていなかったため、研究参加者の状態が切断されていることが示されました。

麻酔科医、博士課程の候補者であり、論文の最初の著者であるアナロッタシャイニン氏は説明します。

「このユニークな実験計画は私たちの研究の重要なアイデアであり、意識状態に特有の変化を麻酔の全体的な効果から区別することを可能にしました。」

応答性および接続性の脳のPET画像を非応答性および切断型の脳のPET画像と比較したところ、科学者は、視床、大脳皮質、角回の活動が、使用する麻酔薬、薬物濃度、および状態の変化の方向とは無関係に影響を受けることを発見しました。

意識、生理的睡眠を睡眠不足の覚醒と比較した場合、驚くほど類似した所見が得られました。

切断状態を完全に覚醒状態と比較した場合、脳活動の変化ははるかに広範囲でした。

したがって、州固有の調査結果は、皮質領域全体の脳活動の広範な抑制を含む、薬物誘発性麻酔および自然睡眠の全体的な効果とは異なり、分離可能でした。

これらの調査結果は、人間の意識の基本である中核的な脳のネットワークを識別します。

ハリー・シェイニン氏は話します。

「全身麻酔は、従来考えられていたよりも通常の睡眠に似ているようです。しかし、この解釈は、別の麻酔研究における最近の電気生理学的発見とよく一致しています。」

興味深いことに、ほとんどの参加者がインタビューで夢などの内部で生成された経験を報告したため、無反応が無意識を示すことはめったにありません（つまり、主観的な経験がまったくない）。

夢は全身麻酔後の患者から一般的に報告されているため、これはまったく新しい発見ではありません。

アナロッタシャイニン氏は説明します。

「しかし、目覚めと面接の間の遅延が最小限であるため、現在の結果は、麻酔状態の性質の理解に大幅に追加されます。一般的な信念に反して、全身麻酔を成功させるために意識を完全に失う必要はありません。患者の経験を手術室で起こっていることから切り離すのに十分です。」

新しい研究は、人間の意識の基本的な性質に光を当て、覚醒と完全な無意識の間の中間状態での脳機能に関する新しい情報をもたらします。

これらの発見はまた、全身麻酔の本質についての私たちの現在の理解に挑戦するかもしれません。