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L'anesthésie détourne radicalement le trajet des ondes cérébrales

Sous anesthésie générale au propofol, les ondes progressives de fréquence très lente se transforment et dominent, redirigeant et perturbant les ondes progressives de fréquence additionally élevée associées à la fonction consciente.

Imaginez le cerveau conscient comme une mer agitée par les collisions et les dispersions d’ondes de différentes tailles et formes, tourbillonnant et coulant dans de nombreuses instructions différentes. Imaginez maintenant qu’un paquebot traverse lourdement, aplatissant tout ce qui traîne derrière lui avec son puissant sillage d’adieu. Une nouvelle étude révèle que l’inconscience induite par le propofol, un médicament couramment utilisé, a quelque chose comme cet effet métaphorique sur les ondes cérébrales à haute fréquence, semblant les balayer et, comme conséquence apparente, balayer également la conscience.

Plus prosaïquement, l’étude dans le Journal of Cognitive Neuroscience par des scientifiques du MIT à l’Institut Picower pour l’apprentissage et la mémoire montre que le propofol modifie considérablement la façon dont différentes fréquences d’ondes cérébrales se déplacent à travers la surface area du cerveau, ou cortex. Alors que les cerveaux conscients présentent un mélange d’ondes de diverses fréquences tournant ou se déplaçant directement dans diverses directions, les cerveaux sous anesthésie au propofol sont devenus dominés par de puissantes ondes “delta” à très basse fréquence qui roulent directement vers l’extérieur dans des instructions opposées au lieu de tourner lentement autour de factors centraux comme qu’ils font pendant la conscience. Les ondes “bêta” à furthermore haute fréquence, quant à elles, sont devenues moins nombreuses et furthermore structurées de manière erratique, ne se déplaçant que dans des directions non dominées par les ondes delta montantes.

On suppose que les ondes progressives remplissent de nombreuses fonctions importantes auto elles coordonnent l’activité des cellules cérébrales sur les zones du cerveau qu’elles couvrent. Celles-ci incluent la lecture d’informations de la mémoire et leur conservation en attendant d’être utilisées dans la cognition. Ils peuvent également aider à la notion et agir comme un moyen de garder le temps dans le cerveau. Les résultats illustrent donc à quel level l’anesthésie modifie profondément l’état du cerveau motor vehicle elle induit et maintient l’inconscience, a déclaré l’auteur principal Earl K. Miller, professeur Picower de neurosciences au département des sciences cérébrales et cognitives du MIT.

“Les rythmes que nous associons à une cognition supérieure sont radicalement modifiés par le propofol”, a déclaré Miller. “Les ondes progressives bêta observées pendant l’éveil sont repoussées, redirigées par des ondes progressives delta qui ont été modifiées et rendues additionally puissantes par l’anesthésie. Les deltas passent comme un taureau dans un magasin de porcelaine.”

Le co-auteur principal Emery N. Brown a déclaré que les résultats illustraient qu’il existe de nombreuses façons dont les médicaments anesthésiques peuvent agir sur le cerveau.

“Les ondes progressives générées par le propofol nous aident à comprendre qu’il existe de nombreux phénomènes dynamiques créés par les anesthésiques qui peuvent contribuer à des états d’éveil altérés tels que l’inconscience”, a déclaré Brown, anesthésiste au Massachusetts Common Healthcare facility et professeur Edward Hood Taplin de neurosciences computationnelles et de la santé. Sciences et technologie au MIT. “Il est donc déraisonnable de penser qu’il existe un mécanisme d’action exceptional pour tous les anesthésiques.”

L’auteur principal Sayak Bhattacharya, boursier postdoctoral Picower dans le laboratoire de Miller, a dirigé l’étude en analysant à nouveau un ensemble de données enregistrées sur deux animaux alors qu’ils subissaient une anesthésie au propofol, restaient dans cet état pendant un selected temps, puis étaient ramenés à la conscience. C’est significant, a déclaré Bhattacharya, motor vehicle bien que des ondes progressives aient été observées chez des sujets sous anesthésie à plusieurs reprises, cette étude est parmi les premières à les suivre chez des sujets tout au extended du processus de perte et de reprise de conscience.

“Aucune étude n’a observé remark les ondes progressives passent directement du réveil à l’anesthésie, puis reviennent au réveil dans la même expérience”, a-t-il déclaré. “Nous avons surveillé en permanence comment ces ondes se comportaient lorsque les animaux étaient à l’état éveillé, puis comment elles changeaient lorsque la perte de conscience se produisait, puis à nouveau lorsque la reprise de conscience se produisait – toutes chez les mêmes animaux, dans un session expérimentale continue on. Cela nous a permis d’explorer en temps réel comment les voies neuronales qui produisent les ondes ont été modifiées.

La première analyse de l’ensemble de données par le laboratoire, publiée en 2021, a documenté un changement profond vers les ondes delta mais n’avait pas mesuré la nature itinérante des ondes.

Dans la nouvelle analyse, Bhattacharya et ses co-auteurs ont trouvé des changements significatifs non seulement par la fréquence, mais aussi par la course des ondes, la vitesse, l’organisation structurelle et la forme planaire par rapport à la forme de rotation.

“Les ondes delta à basse fréquence (~ 1 Hz) ont augmenté tandis que les ondes à haute fréquence (8-30 Hz) ont diminué”, ont écrit les auteurs. “Les ondes delta lentes se sont accélérées et sont devenues in addition organisées dans l’espace. Elles sont devenues as well as planes (et moins rotatives) et ont augmenté les ondes d’image miroir se déplaçant dans des directions opposées. Quelles que soient les directions dans lesquelles les ondes delta lentes ont coulé après la perte de conscience, elles ont dominé. Les ondes à haute fréquence ont diminué et perdu leur structure après la perte de conscience, malgré une augmentation puissance, et s’écoulait préférentiellement dans des instructions où les ondes delta lentes étaient moins fréquentes.”

Une fois que les animaux ont repris conscience, leurs schémas d’ondes sont tous revenus là où ils se trouvaient avant l’administration de propofol. L’association claire entre ces deux régimes (bêta sans entrave avant ou après l’anesthésie contre dominance delta pendant l’anesthésie) et l’état de conscience suggère fortement un lien, a déclaré Bhattacharya.

“Nous émettons l’hypothèse que la rupture drastique des ondes progressives bêta et leur redirection pourraient contribuer à la perte de conscience sous anesthésie au propofol”, a-t-il déclaré.

Notamment, les résultats de l’étude suggèrent une manière importante dont l’anesthésie diffère du sommeil (c’est une idée fausse commune que les deux états d’inconscience sont similaires). Dans le sommeil normal, les ondes delta se déplacent selon un schéma rotatif qui peut fournir le minute qui induit la “plasticité dépendante du second du pic” nécessaire pour consolider les souvenirs des expériences accumulées pendant la journée. Sous propofol, cependant, les ondes delta deviennent planes plutôt que rotatives, perturbant ce mécanisme d’aide à la mémoire et privant le cerveau d’une fonction clé du sommeil.

Outre Bhattacharya, Miller et Brown, les autres auteurs de l’article sont Jacob Donoghue, Meredith Mahnke et Scott Brincat.

La Fondation JPB, l’Institut national des sciences médicales générales et l’Office of Naval Exploration ont financé la recherche.