В новом исследовании, опубликованном в журнале Neuron, ученые из Базельского университета (University of Basel) обнаружили, как разные типы клеток коры головного мозга меняют свою активность во время общей анестезии, помогая понять, как может быть индуцирована потеря сознания.
Актуальность проблемы
Считается, что кора головного мозга является центром сознательной обработки информации в мозге. Определенные клетки коры не инактивируются, а проявляют более высокую спонтанную активность во время общей анестезии, чем в бодрствующем состоянии, и эта активность синхронизируется между клетками коры.
Однако в течение почти 100 лет было известно, что некоторые клетки коры активны и что кора чередует периоды высокой и низкой активности во время общей анестезии. Использование электродов ЭЭГ, прикрепленных к коже головы, является одним из немногих инструментов, доступных для измерения этой активности, но электроды не позволяют идентифицировать клетки, лежащие в основе этой активности. Поэтому остался вопрос: какие клетки способствуют ритмической активности в коре и как это может способствовать потере сознания при общей анестезии.
Кора состоит из разнообразных типов клеток, каждая из которых выполняет различные функции. Общие анестетики действуют на многочисленные рецепторы, расположенные на разных типах нейронов, распределенных по всему мозгу.
«Общие анестетики приводят к потере сознания, поэтому «нам было интересно выяснить, существует ли общий нейронный механизм для разных анестетиков», — объясняет автор исследования Мартин Мунц (Martin Munz).
Ученые использовали современные генетические инструменты в сочетании с линиями мышей, маркирующими отдельные типы клеток коры головного мозга, чтобы ответить на этот вопрос.
Результаты научной работы
Ученые обнаружили, что, в отличие от того, что предполагалось ранее, только 1 определенный тип клеток в коре головного мозга, пирамидальные нейроны 5 слоя, демонстрировал увеличение активности, когда животное подвергалось воздействию различных анестетиков.
«Каждый анестетик индуцирует ритм активности в пирамидальных нейронах 5-го слоя. Интересно, что эти ритмы различаются между анестетиками. Некоторые из них были медленнее, а некоторые — быстрее. Однако общим для всех анестетиков было то, что все они индуцировали выравнивание активности. То есть, когда они были активны, все пирамидные нейроны 5 слоя были активны одновременно», — комментирует соавтор исследования Арджун Бхариоке (Arjun Bharioke).
Пирамидальные нейроны 5 слоя служат основным центром вывода для коры головного мозга, а также соединяют различные области коры друг с другом. Таким образом, пирамидные нейроны сообщаются как между разными областями коры, так и с другими областями мозга. Следовательно, синхронизация активности пирамидных нейронов 5-го слоя ограничивает информацию, которую может выводить кора.
Практическая значимость работы
Улучшение понимания нейронных механизмов общей анестезии может привести к созданию лучших анестетиков и улучшению хирургических результатов.
Авторы другого исследования утверждают, что астронавты реже теряют сознание на Земле при активной тренировке в космосе.
