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麻醉药物引起意识消失的机制


关键词1作用机制

《麻醉·眼界》杂志:麻醉药物可能存在兴奋/抑制双重的神经调控作用,从而产生睡眠/觉醒的双重作用,那么其中可能的机制是什么?

董海龙教授:这个问题可以从几个层面来分析麻醉药物双重神经调控作用的可能机制,比如在大脑皮层不同区域控制睡眠/觉醒的神经环路的主要核团之间,特定类型的神经元之间发生的投射联系都可能存在双重的神经调控作用。

全身麻醉药物最核心的药理学作用特点是其引起可逆性的意识消失与恢复,研究者认为,在该过程中,麻醉药物对中枢神经系统进行广泛抑制,通过抑制脑深部核团的活动,从而导致意识消失。随着我们对脑神经功能认识的加深,研究者发现,在麻醉药物的作用下,脑的不同区域(不论是大脑皮层还是神经环路)所呈现的变化不是单向的抑制或兴奋,麻醉药物可能存在兴奋/抑制双重的神经调控作用。

通过临床观察我们可以发现,在麻醉觉醒这个相对比较缓慢的过程中,会出现类似于麻醉诱导期患者出现的肢体活动增加和苏醒期出现的躁动现象,这些问题的出现从某种意义上,都是麻醉药物对中枢神经系统可能存在双重调控的佐证。

麻醉药物的双重神经调控作用可以从几个层面来分析其中可能的机制。第一个层面,从大脑结构区域分析。比如大脑皮层不同区域控制睡眠/觉醒的神经环路的主要核团之间,可能存在兴奋/抑制的双重作用机制。第二个层面,从特定神经元之间的投射系统分析。这些投射联系也存在双重的神经调控作用。

近期第四军医大学西京医院与合作研究者共同发现,神经元的相互投射之间可能存在双重调控。此外,关于睡眠机制的研究也出现类似报道。因此,可以相信的是,麻醉药物引起的意识消失和恢复状态为双重神经调控。 

关键词2:研究进展

《麻醉·眼界》杂志:您所带领的研究团队在麻醉药物兴奋/抑制双重神经调控作用方面开展了哪些探索性研究?取得了哪些研究成果?

董海龙教授:我们研究团队提出麻醉药物兴奋/抑制双重调控作用的观点,并发现以Orexin神经元为主的重要核团是主动控制麻醉向觉醒转换的开关,而逆向的非特异性调控介导了兴奋向抑制转换的可能性。

最初,董海龙教授所带领的研究团队在偶然的研究过程中,发现全身麻醉药物产生作用的过程中,控制觉醒的上行传导通路的核心区域——前脑基底存在兴奋/抑制双重调控的作用。双重调控的表现为在某些特定情况下,麻醉药物的起效反而导致兴奋性递质的增强,而抑制性递质减弱,与预想的情况恰恰相反。此时研究团队反思是否由于研究过程中操作失误导致该结果,但经过充分研究以后仍然得到上述结果。在此基础上,董海龙教授在《麻醉学》杂志发表文章提出麻醉药物具有兴奋/抑制双重调控作用的观点。

第二个阶段,研究团队着力于明确麻醉药物兴奋/抑制双重神经调控作用主要表现在哪些核团或神经环路。在针对觉醒的机制研究中,该研究团队发现以食欲肽(Orexin)神经元为主的重要核团是主动控制麻醉向觉醒转换的开关,并在进一步对其所控制的神经网络研究中发现,Orexin神经元与其他神经递质系统(如多巴胺、五羟色胺)之间存在相互联系,这种联系由于兴奋/抑制双重神经调控的存在,表现的最终效应可能不同于最初观察的效应。

第三个阶段,研究团队认为双重神经调控的机制可能发生在更基础的神经单元里,如神经投射之间的突触联系,并于最新的研究中发现突触联系中存在顺向和逆向的特异性或非特异性调控,而逆向的非特异性调控介导了兴奋向抑制转换的可能性,具体的机制还在探索之中。 

关键词3:发展方向

《麻醉·眼界》杂志:麻醉药物兴奋/抑制双重神经调控领域还有哪些尚未解决的问题?您对此领域的展望是什么?

董海龙教授:目前存在的问题是,研究者并未完全绘制大脑不同类型神经元或者神经投射之间的网络,非重点关注的神经细胞或神经环路类型特点也需解释清楚,在传统神经元突触的联系基础上是否还存在一些非经典的突触联系,以及这种突触联系是否会对临床现象造成影响也是值得探讨的问题。

随着神经科学领域研究的不断进步,该领域的学术探索已取得一系列成果。然而,麻醉药物兴奋/抑制双重神经调控领域仍有一些问题尚待解决。第一点,各位研究者并未完全绘制大脑不同类型神经元或者神经投射之间的网络,这也是美国“脑计划”中的重要部分。基于神经网络物质基础的建立,才可以深入理解双重神经调控的机制。第二点,原先不作为重点关注的神经细胞或神经环路类型特点也需解释清楚,如对于抑制性中间神经元的存在和功能的逐渐解析以及不同亚型细胞功能的解析,这有利于理解兴奋/抑制的转换机制。此外,在未来探索的道路上,研究者需要关注的是,在传统神经元突触的联系基础上是否还存在一些非经典的突触联系,以及这种突触联系是否会对临床现象造成影响。


(内容源于2017.14期《麻醉·眼界》杂志,转载需经授权并注明出处!

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