Studie avslöjar hur allmänbedövning påverkar hjärnan
Ny forskning på möss avslöjar för första gången att olika läkemedel som inducerar generell anestesi aktiverar en hjärnkrets som ger sömn.
Forskarna vid Duke University i Durham, NC som genomförde studien, föreslår att resultaten kommer att hjälpa till att utveckla bättre läkemedel som kan inducera sömn med färre biverkningar.
Sedan 1846, när en tandläkare och en kirurg utförde det första framgångsrika kirurgiska ingreppet för att använda anestesi, har ett antal allmänna bedövningsmedel framkommit. Fram till den nyligen genomförda studien hade det inte varit klart hur dessa ämnen orsakade medvetslöshet.
I en Nervcell papper beskriver forskarna hur de upptäckte cellerna i hypotalamus vid hjärnans botten.
Cellerna, som huvudsakligen består av neuroendokrina celler, sitter "i och nära den supraoptiska kärnan" i hypotalamus och "aktiveras ihållande och vanligtvis av flera klasser [allmänna bedövningsmedel]," skriver de.
Neuroendokrina celler är celler som, som med nervceller, eller nervceller, tar emot signaler från nervsystemet förutom att de svarar genom att producera och släppa hormoner.
Nästan alla kroppens organ innehåller neuroendokrina celler, och hormonerna som de frigör kontrollerar många av dess funktioner. Cellerna har mycket långa utsprång genom vilka de frigör hormonerna, till exempel i blodomloppet.
Den senaste studien är viktig inte bara för att den klargör hur allmänna anestetika fungerar utan också för att den lyfter fram den viktiga roll som hormoner spelar för att kontrollera tillstånd som påverkar hela hjärnan.
Vissa hjärnkretsar är aktiva under sömnen
I årtionden var standardteorin om generell anestesi att läkemedlen som inducerar det hämmar hjärnaktiviteten till den punkt där personen inte kan röra sig eller känna smärta.
Under senare tid har dock forskare insett att vissa hjärnkretsar är mycket aktiva under sömnen.
Studier har till exempel visat att hjärnkretsar som är aktiva under sömnen inte bara hjälper människor att konsolidera information som förvärvats medan de var vaken, utan de hjälper dem också att lära sig ny information medan de sover.
Seniorstudieförfattare Fan Wang, som är professor i neurobiologi vid Duke University School of Medicine, och hennes team undrade om detsamma kan vara fallet med generell anestesi. Vad händer om narkosmedel mer än hämmar hjärnans aktivitet? Kan ämnena också aktivera vissa kretsar?
För att undersöka detta inducerade de generell anestesi hos möss med olika läkemedel som anestesiologer använder för att få människor att sova för operationer.
Neuroendokrina systemet har en stark roll
Eftersom de taggade läkemedlen med molekylära markörer, kunde teamet spåra sina destinationer i mössens hjärna. Den vanligaste destinationen visade sig vara den supraoptiska kärnan.
De neuroendokrina cellerna i denna lilla hjärnregion frisätter en mängd olika hormoner, inklusive vasopressin, ett hormon som tjänar många funktioner, inklusive att hjälpa till att reglera blodtrycket.
Forskarna blev förvånade över detta resultat. De förväntade sig inte att upptäcka att det neuroendokrina systemet hade en så aktiv roll i allmänbedövning.
De genomförde sedan ytterligare experiment med avancerade kemiska och optiska tekniker som gjorde det möjligt för dem att slå på och av just denna grupp celler hos möss.
Genom att sätta på cellerna fick mössen sluta röra sig och föll ner i en djup långsamvågssömn som vanligtvis inträffar under medvetslöshet. Att stänga av cellerna hindrade mössen från att somna.
När de utförde liknande tester på möss under generell anestesi fann teamet att aktivering av neuroendokrina celler i förväg gjorde att anestesin varade längre medan cellerna tystade förkortade den.
Studieförfattaren Dr. Luping Yin, som arbetar i professor Wangs laboratorium, säger att många läkemedel för att inducera sömn "har besvärliga biverkningar."
Enligt en nationell undersökning 2005–2010 som Centers for Disease Control and Prevention (CDC) rapporterade 2013, uppgav cirka 4 procent av vuxna i USA att de hade använt förskrivna sömnhjälpmedel under de senaste 30 dagarna.
"Om vi kan hitta sätt att manipulera denna neurala krets, kanske genom att rikta hormoner eller små peptider, kan det leda till utveckling av bättre sömntabletter."
Dr. Luping Yin
