С 1840-х годов общая анестезия стала неотъемлемой частью миллионов операций. Она совершила революцию в медицине, позволив хирургам проводить сложнейшие процедуры, избавив пациентов от невыносимой боли. Но, как ни удивительно, даже спустя почти два столетия мы до конца не понимаем, как именно анестетики погружают нас в сон.
Конечно, мы многое знаем о механизмах их действия и о том, как они отключают сознание. Но некоторые детали остаются загадкой. Однако, возможно, ситуация скоро изменится, судя по результатам нового исследования. Ученые обнаружили, что анестетики воздействуют избирательно, затрагивая лишь определенные участки мозга, отвечающие за бодрствование.
Группа исследователей из Университета Квинсленда (Австралия), изучая плодовых мушек, обнаружила, что анестетики взаимодействуют с определенными нейронами в мозге. В человеческом мозге около 86 миллиардов нейронов, но не все они одинаковы. И именно в этом кроется секрет действия общей анестезии.
В нашем мозге существует два типа нейронов: возбуждающие и тормозные. Первые отвечают за бодрствование и активность, а вторые регулируют и контролируют их работу. На протяжении дня эти два типа нейронов находятся в постоянном взаимодействии, уравновешивая друг друга до тех пор, пока не наступает время сна. Именно поэтому к вечеру мы чувствуем усталость: тормозные нейроны постепенно начинают подавлять активность возбуждающих, которые в противном случае не давали бы нам уснуть.
Общая анестезия действует по схожему принципу. Она ускоряет этот процесс, заглушая возбуждающие нейроны. Так что, когда анестезиолог говорит вам, что сейчас вы “уснете”, по сути, это именно то, что и происходит.
Но это только часть объяснения. Как недавно написал в The Conversation один из авторов исследования, Адам Д. Хайнс, «мы знаем, почему анестетики погружают нас в сон, но остается вопрос: «почему мы спим во время операции?». Ведь если бы вы сегодня ночью легли спать, а кто-то попытался бы вас прооперировать, вы бы проснулись от боли и ужаса».
Именно эта часть головоломки до сих пор ускользала от ученых. На данный момент нет единого мнения о том, почему анестезия поддерживает сон во время операции. Наиболее вероятным объяснением считалось то, что препарат блокирует взаимодействие между нейронами. Однако исследование Хайнса и его коллег предполагает, что анестетики блокируют только возбуждающие нейроны, не затрагивая тормозные.
Хотя это не является совершенно новым открытием, работа команды добавляет доказательств в пользу того, почему анестетики действуют избирательно.
Как общаются нейроны
Нейроны общаются друг с другом с помощью нейромедиаторов – химических посредников. Такие нейромедиаторы, как дофамин, адреналин и серотонин, высвобождаются из нейронов с помощью определенных белков, которые активируются по мере необходимости. Похоже, что общая анестезия ограничивает способность этих белков высвобождать нейромедиаторы именно в возбуждающих нейронах.
Чтобы проверить эту гипотезу, Хайнс и его коллеги наблюдали за плодовыми мушками с помощью микроскопа сверхвысокого разрешения, который позволил им непосредственно увидеть, как общая анестезия влияет на белки на молекулярном уровне. Хотя возбуждающие и тормозные нейроны производят очень похожие белки, между ними есть тонкие различия.
«Это как две машины одной марки и модели, но одна зеленая и со спортивным пакетом, а другая – стандартная красная. Обе выполняют одну и ту же функцию, но одна немного отличается», – пояснил Хайнс. «Высвобождение нейромедиаторов – сложный процесс, в котором участвует множество различных белков. Если один элемент этой системы работает неправильно, анестетики не смогут выполнить свою задачу».
В конечном итоге, работа команды показывает, что анестетики вызывают глобальные и последовательные приступы торможения в мозге, снижая нейроэксцитоз из возбуждающих нейронов и блокируя системы бодрствования путем специфической потенциации (стойкого усиления синапсов, основанного на недавних паттернах активности). Следующим шагом станет выяснение того, почему это происходит только с возбуждающими нейронами.
Читайте также: Существует ли гипноз на самом деле? Вот что говорит наука