研究发现追踪脑电波可以减少术后并发症

当患者接受全身麻醉时，他们的大脑活动通常会减慢，陷入昏迷状态。较高剂量的麻醉药物会导致更深的无意识状态，称为爆发抑制，这与患者醒来后的认知障碍有关。

麻省理工学院的一项新研究，研究人员分析了麻醉下患者的脑电图模式，揭示了脑电波特征，可以帮助麻醉师确定患者何时进入更深的无意识状态。这可以使他们防止患者陷入这种状态，从而降低术后脑功能障碍的风险。

其中一种独特的模式出现在大脑的 α 波(频率为每秒 8 到 14 个周期)中。一旦患者失去知觉，这些波的幅度就开始时强时弱。随着患者进一步陷入无意识状态，振幅或振幅调制的增减模式不断变化。

麻省理工学院 Picower 研究所的爱德华·胡德·塔普林 (Edward Hood Taplin) 医学工程和计算神经科学教授、爱德华·胡德·塔普林 (Edward Hood Taplin) 教授、麻省理工学院皮考尔研究所 (Picower Institute) 成员埃默里·布朗 (Emery Brown) 表示：“如果你跟踪这种调制的深度或浅度，你就会有一种非常有原则的方法来跟踪麻醉下的无意识程度。”学习与记忆研究所和医学工程与科学研究所。

布朗是这项新研究的资深作者，该研究本周发表在《国家科学院院刊》上。该论文的主要作者是 Picower 研究所的研究科学家 Elie Adam、20 岁的 Ohyoon Kwon 和研究生 Karla Montejo。

测量脑电波

脑电波是由同步神经元活动产生的，根据大脑正在执行的任务类型以不同的频率振荡。当大脑强烈参与精神活动时，它会产生更高频率的β(15-30赫兹)和伽马(大于30赫兹)振荡，这被认为有助于组织信息并增强不同大脑区域之间的沟通。

常用的麻醉药物如异丙酚对这些振荡有显着影响。在丙泊酚或其他可增强大脑中 GABA 抑制性受体有效性的麻醉剂诱导的麻醉过程中，大脑会进入一种称为慢 δ-α (SDA) 的无意识状态。这种状态的特点是缓慢(0.1-1 赫兹)、δ(1-4 赫兹)和阿尔法(8-14 赫兹)振荡。

如果使用更高剂量的麻醉药物，大脑可能会陷入更深的无意识状态。当处于这种被称为爆发抑制的状态时，大脑的脑电图记录显示出长时间的不活动状态，期间不时出现短暂的低振幅振荡。当患者进入这种状态时，他们更容易出现术后意识模糊、谵妄和记忆丧失。这些影响可持续数小时、数天、数周或数月，在老年患者中更为常见。

SDA 和突发抑制产生独特的脑电图模式，这些模式已被充分研究。然而，它们已被作为独立的大脑状态进行研究。两国之间过渡期间发生的情况尚不清楚。这种转变正是麻省理工学院团队在这项研究中分析的内容。

为此，研究人员对 10 名健康志愿者和 30 名正在接受手术的患者进行了研究。大多数患者接受静脉注射异丙酚，其余患者接受常用的麻醉气体七氟醚。这两种药物都会作用于大脑中的 GABA 受体，从而降低神经元的兴奋性。

随着异丙酚剂量的增加，患者的脑电图显示出两种独特的变化模式。第一个模式出现在阿尔法波中，它开始盛衰。随着剂量的增加，渐增时间缩短，渐衰时间延长，直至患者达到爆发抑制状态。

“你可以看到非常强烈的调制，它始终存在。随着调制变得更加深刻，它最终会趋于平缓，那时大脑就会达到更深的状态，”布朗说。

当药物量减少时，α波的振幅又开始增加。

研究人员还在患者的脑电图读数中发现了慢波和δ波的独特模式。慢波和δ振荡是最慢的脑电波，随着药物量的增加，这些波的频率变得越来越慢，反映了大脑活动的减少。

代谢紊乱

研究人员假设异丙酚通过影响神经元代谢来发挥这些作用。该药物被认为会破坏 ATP 的产生，ATP 是细胞用来储存能量的分子。随着 ATP 产量下降，神经元最终无法放电，导致爆发抑制。

布朗说：“这与老年患者中爆发抑制非常频繁的观察结果是一致的，因为他们的代谢状态可能不如年轻患者受到良好的调节。”

布朗说，这些发现可以让麻醉师在手术过程中更精确地控制患者的昏迷状态。他现在希望开发一种算法，可以生成患者正在接近爆发抑制的警告，并可以将其显示在手术室的监视器上。他说麻醉师还可以通过在患者的脑电图上寻找这些模式来学会做出决定。

“我们对此感到兴奋的原因之一是，你可以在原始脑电图中实际看到它，”布朗说。“既然我们已经指出了这些模式，它们就很容易看到了。”

研究人员现在计划使用动物模型进一步探索在向爆发抑制过渡期间大脑的新陈代谢发生了什么。