一项新的研究发现，脑波相位的易测量变化可能是全身麻醉下无意识的普遍标志。
在分子和细胞层面，氯胺酮和右美托咪啶的作用机制截然不同，但在手术室里，它们的作用却完全相同：为患者进行麻醉。麻醉学家在麻醉护理中，通过展示这些不同药物如何达到相同结果，麻省理工学院Picower学习与记忆研究所的神经科学家进行了一项新的动物研究，确定了一个容易测量的无意识潜在标志，以改善麻醉护理。
研究人员发现，两种药物的共同点在于它们对脑波的影响，脑波是由神经元的集体电活动产生的。当脑波相位一致时，意味着波峰和波谷对齐，脑皮层内的局部神经元群体可以共享信息，从而产生诸如注意、感知和推理等意识认知功能，Picower教授Earl K. Miller表示，他是新研究的资深作者，发表在《Cell Reports》上。当脑波相位失调时，局部交流和功能会瓦解，产生无意识。
研究由研究生Alexandra Bardon主导，Miller表示，这一发现不仅加深了科学家对意识与无意识之间界限的理解，还有可能为使用不同麻醉剂的麻醉学家提供一个新的共同测量指标，以在手术期间保证患者处于适当的意识状态。
“如果你查看我们记录的相位变化，你几乎无法判断是哪种药物，”Miller说，他是Picower研究所以及麻省理工学院脑与认知科学系的教职工。“这对医学实践非常有价值。而且，如果无意识有一个普遍的标志，它也可能揭示产生意识的机制。”
如果更多麻醉药物也被证明以相同的方式影响相位，那么麻醉学家可能能够将脑波相位对齐作为无意识的可靠标志，在药物剂量调整过程中，无论使用的是哪种药物组合，Miller说。这个见解可能有助于构建闭环系统，可以通过根据患者无意识的脑波测量不断调整药物剂量来帮助麻醉学家。
Miller一直在与研究共同作者Emery N. Brown合作，他是一名麻醉学家，也是Picower研究所计算神经科学与医学工程的Edward Hood Taplin教授，致力于建立这样的系统。在与日本同事的最近临床试验中，Brown展示了通过监测脑波功率信号，使用EEG，麻醉学家能够在与小孩子手术过程中使用更少的七氟烷。减少的剂量被证明是安全的，并且与许多改善的临床结果相关，包括降低术后谵妄的发生率。
相位发现
研究麻醉的神经科学家们很少关注相位，但在这项新研究中，Bardon、Brown和Miller的团队在麻醉两只动物时特别注意这一点。
在动物失去意识后，测量结果显示“相位锁定”显著增加，尤其是在低频率下。相位锁定意味着相位的相对差异保持得更加稳定。但研究者们注意到的是锁定的差异：在每个半球内，无论使用哪种麻醉剂，脑波相位在前额叶皮层的背外侧和腹外侧区域之间变得错位。
令人惊讶的是，半球间的脑波相位变得更加一致，而不是减少。然而，Miller指出，这种情况仍然与清醒状态之间有很大的差距，在清醒状态下，脑半球通常不太一致，因此这一发现进一步表明，相位对齐的重大变化，尽管在不同的方式和距离上，是无意识与清醒的相关性。
“麻醉剂导致的活动间相位对齐的增加似乎逆转了在清醒、认知参与的大脑中观察到的模式，”Bardon和Miller团队在《Cell Reports》中写道。
由距离决定
距离被证明是决定相位对齐变化的一个重要因素。即使在一个电极阵列的2.5毫米范围内，低频波的相位偏移了20-30度。在半球内上（背外侧）和下（腹外侧）区域之间约20毫米的差距，会导致相位对齐约180度的偏移，完全抵消了波。
距离的依赖性与波通过皮层传播的思想是一致的，Miller说。事实上，在2022年的一项研究中，Miller和Brown的实验室显示，麻醉剂丙泊酚诱导了一种强大的低频行波，直线穿过皮层，压倒了更高频的直线和旋转波。
这些新结果为后续研究提供了许多机会，Miller说。丙泊酚（另一种麻醉剂）是否也产生这种相位对齐变化的标志？行波在现象中起什么作用？而考虑到睡眠也以慢波频率的功率增加为特征，但绝对不同于麻醉引起的无意识，是否相位对齐能够解释这种差异？
除了Bardon、Brown和Miller，论文的其他作者还有Jesus Ballesteros、Scott Brincat、Jefferson Roy、Meredith Mahnke和Yumiko Ishizawa。
美国能源部、国家卫生研究院、西蒙斯社会大脑中心、自由团结基金会以及Picower学习与记忆研究所为这项研究提供了支持。
