Наркоз похожим образом меняет работу мозга человека и животных
Ученые выяснили, что наркоз похожим образом меняет работу нервной системы у человека и животных. Под его действием сигналы в мозге быстрее затухают, а разные его области начинают работать менее согласованно.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 1 октября /Новости науки/. Ученые выяснили, что под наркозом нервная система человека и животных меняется сходно: сигналы быстрее затухают, а области мозга хуже синхронизируются. Об этом сообщается в статье, опубликованной в Nature Neuroscience.
Авторы исследования отмечают, что анестетики вызывают сходные изменения поведения у самых разных видов — от человека и приматов до рыб и нематод. Это, по мнению исследователей, указывает на существование общих фундаментальных механизмов, с помощью которых наркоз подавляет способность организма реагировать на окружающую среду.
Исследователи объединили данные о работе нервной системы в состоянии бодрствования и под действием анестезии у шести видов — человека, макак, мармозеток, мышей, личинок рыб данио и нематод. У млекопитающих активность мозга изучали с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии, а у рыб и нематод отслеживали активность отдельных нейронов. Всего ученые проанализировали более 6 тысяч характеристик нейронной активности.
Несмотря на огромные различия между видами и применение разных препаратов, исследователи обнаружили 485 характеристик, которые под действием анестезии менялись в одном направлении во всех сравнениях. Одним из главных изменений стало сокращение времени, в течение которого текущая активность нервной клетки или области мозга зависит от ее предыдущего состояния. Иными словами, под наркозом нейронная активность быстрее теряла связь со своим недавним прошлым.
Из-за этого сокращалось время, в течение которого локальные участки нервной системы могли сохранять и объединять поступающую информацию. Одновременно разные области мозга начинали работать менее синхронно. Авторы описывают общий результат этих изменений как пространственно-временную изоляцию нейронной активности: сигналы хуже сохраняются во времени и слабее согласуются между различными участками мозга.
Особенно показательный результат исследователи получили в опытах с макаками. Животные находились под действием пропофола и не реагировали на окружающее, однако глубокая электрическая стимуляция центромедианного ядра таламуса возвращала им поведенческую реакцию. Одновременно характер нейронной активности менялся в направлении, противоположном тому, которое наблюдалось при анестезии.
Исследователи также использовали компьютерную модель, чтобы связать изменения на уровне отдельных синапсов с перестройкой работы всего мозга. Модель смогла воспроизвести более 95% характеристик нейронной активности, которые одинаково изменялись под действием анестезии у изученных видов.
Авторы пришли к выводу, что разные анестетики, несмотря на различия в их непосредственном действии на нервные клетки, приводят нервную систему к сходному состоянию. При этом исследование не устанавливает единственный механизм потери сознания, а выявляет общий режим нейронной активности, сопровождающий потерю способности реагировать на окружающую среду у очень разных видов животных и человека.
Авторы исследования отмечают, что анестетики вызывают сходные изменения поведения у самых разных видов — от человека и приматов до рыб и нематод. Это, по мнению исследователей, указывает на существование общих фундаментальных механизмов, с помощью которых наркоз подавляет способность организма реагировать на окружающую среду.
Исследователи объединили данные о работе нервной системы в состоянии бодрствования и под действием анестезии у шести видов — человека, макак, мармозеток, мышей, личинок рыб данио и нематод. У млекопитающих активность мозга изучали с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии, а у рыб и нематод отслеживали активность отдельных нейронов. Всего ученые проанализировали более 6 тысяч характеристик нейронной активности.
Несмотря на огромные различия между видами и применение разных препаратов, исследователи обнаружили 485 характеристик, которые под действием анестезии менялись в одном направлении во всех сравнениях. Одним из главных изменений стало сокращение времени, в течение которого текущая активность нервной клетки или области мозга зависит от ее предыдущего состояния. Иными словами, под наркозом нейронная активность быстрее теряла связь со своим недавним прошлым.
Из-за этого сокращалось время, в течение которого локальные участки нервной системы могли сохранять и объединять поступающую информацию. Одновременно разные области мозга начинали работать менее синхронно. Авторы описывают общий результат этих изменений как пространственно-временную изоляцию нейронной активности: сигналы хуже сохраняются во времени и слабее согласуются между различными участками мозга.
Особенно показательный результат исследователи получили в опытах с макаками. Животные находились под действием пропофола и не реагировали на окружающее, однако глубокая электрическая стимуляция центромедианного ядра таламуса возвращала им поведенческую реакцию. Одновременно характер нейронной активности менялся в направлении, противоположном тому, которое наблюдалось при анестезии.
Исследователи также использовали компьютерную модель, чтобы связать изменения на уровне отдельных синапсов с перестройкой работы всего мозга. Модель смогла воспроизвести более 95% характеристик нейронной активности, которые одинаково изменялись под действием анестезии у изученных видов.
Авторы пришли к выводу, что разные анестетики, несмотря на различия в их непосредственном действии на нервные клетки, приводят нервную систему к сходному состоянию. При этом исследование не устанавливает единственный механизм потери сознания, а выявляет общий режим нейронной активности, сопровождающий потерю способности реагировать на окружающую среду у очень разных видов животных и человека.
