Первая публичная операция под общим наркозом прошла в Бостоне в 1846 году. С тех пор анестезия стала рутиной: каждый день ее получают тысячи пациентов. Но как именно эти препараты погружают человека в бессознательное состояние, не останавливая при этом работу мозга полностью, ученые объяснить так и не смогли. Загадку усложняет то, что к анестетикам чувствительны все живые существа, даже растения и инфузории. Похоже, препараты действуют на что-то универсальное, общее для всего живого.
Анестезия используется 180 лет, но только сейчас мы начинаем понимать, как она работает
Общий наркоз (анестезию) применяют уже 180 лет, но механизм, «выключающий» сознание, до сих пор остается загадкой. Нейробиологи Оксфордского университета сравнили нервную активность шести видов животных, от человека до круглого червя, и обнаружили, что анестетики у всех видов приводят нервную систему в одно и то же состояние: мозг не отключается, а «распадается» на изолированные фрагменты.
Анестезия. https://medlineplus.gov/anesthesia.html
Почему анестетики действуют на всех животных? Первую подсказку нашли еще на рубеже XIX и XX веков фармакологи Ханс Хорст Мейер и Чарльз Овертон: сила наркотического вещества тем выше, чем лучше оно растворяется в жирах. Поэтому долго считалось, что анестетики «размягчают» клеточные мембраны. Позднее выяснилось, что они связываются и с белками, и с ионными каналами и с рецепторами. Но единого молекулярного объяснения действия общего наркоза нет до сих пор.
Чтобы проверить эту идею, группа под руководством нейробиолога Андреа Луппи из Оксфордского университета сопоставила нервную активность погруженных в бессознательное состояние анестетиком и бодрствующих особей шести видов: человека, макаки, обезьяны-игрунки, мыши, рыбки данио-рерио и червя нематоды. Их последний общий предок жил около 700 миллионов лет назад. У млекопитающих активность мозга регистрировали методом фМРТ. У рыбок и червей ее наблюдали напрямую: животные были генетически модифицированы так, что их нейроны светились при поступлении кальция. Анестетики для разных видов использовались разные. Работа опубликована в журнале Nature Neuroscience.
Таблица, в которой (в столбцах слева направо) представлены виды, включенные в исследование, иллюстрация их мозга, сравниваемые в исследовании состояния бодрствования и анестезии, и способ измерения мозговой активности.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
«Сосредоточившись на эффектах, общих для многих анестетиков и видов, мы можем исключить побочные факторы, связанные с конкретным препаратом, видом или методом, и нащупать нейронную основу того, что их объединяет», — пишут авторы.
Распавшееся время
Несмотря на все различия, картина оказалась единой. Под наркозом участки нервной системы продолжали работать, но гораздо хуже согласовывали активность друг с другом. Кроме того, разрушалась связь между прошлым и будущим нейронной активности: привычные для бодрствования последовательности исчезали, динамика становилась хаотичной.
Нематода тоже погружается в бессознательное состояние под действием анестетика.
Анестезиологи Джордж Машур и Цзыжуй Хуан, не участвовавшие в работе, считают, что вероятность случайного совпадения таких изменений у всех шести видов исчезающе мала. По их мнению, исследование указывает на общий путь действия анестезии: сознание пропадает не потому, что мозг «выключается», а потому, что его работа дробится во времени и пространстве. Поскольку этот механизм объединяет человека с рыбами и червями, работа может пролить свет и на природу сознания у животных.
Загружаем