Imagen: artM. Fuente: stock.xchng.
Desde mediados de la década de 1800, los médicos han usado medicamentos de anestesia general en pacientes sometidos a cirugía. Pero, a pesar de su uso generalizado, poco se sabe acerca de cómo estos medicamentos provocan una profunda pérdida de la conciencia.
En un nuevo estudio de seguimiento de la actividad cerebral de participantes anestesiados durante dos horas, tiempo en que los voluntarios perdieron y recuperaron su conciencia, investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y del General de Massachusetts Hospital (MGH) han identificado patrones cerebrales distintivos, asociados con las diferentes etapas de la anestesia general.
Los hallazgos arrojan luz sobre cómo un fármaco comúnmente utilizado como la anestesia ejerce sus efectos, y podrían ayudar a los médicos a realizar un mejor seguimiento de los pacientes durante la cirugía, así como evitar los casos excepcionales de pacientes que se despiertan durante las operaciones.
En la actualidad, los médicos anestesistas basan su trabajo en un sistema de monitoreo basado en la información que produce la electroencefalografía (EEG). Esta técnica genera patrones inconfundibles, siendo el más frecuente el aumento progresivo en la actividad de baja frecuencia y alta amplitud, a medida que el nivel de la anestesia aumenta.
Sin embargo, la información del EEG en realidad oculta otra información que podría ser más útil, según los autores del nuevo estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
"Cuando los anestesiólogos están cuidando a una persona durante una operación, pueden utilizar la información presentada en nuestro artículo para asegurarse de que el paciente está inconsciente, y para tener una idea concreta de cuando la persona podría recobrar el conocimiento", afirma Emery Brown, autor principal de la investigación, profesor de ciencias cognitivas y del cerebro del MIT y anestesista en el MGH, en un comunicado del MIT.
El autor principal del artículo ha sido Patrick Purdon, un instructor de anestesistas del MGH y de la Escuela Médica de Harvard.
En un nuevo estudio de seguimiento de la actividad cerebral de participantes anestesiados durante dos horas, tiempo en que los voluntarios perdieron y recuperaron su conciencia, investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y del General de Massachusetts Hospital (MGH) han identificado patrones cerebrales distintivos, asociados con las diferentes etapas de la anestesia general.
Los hallazgos arrojan luz sobre cómo un fármaco comúnmente utilizado como la anestesia ejerce sus efectos, y podrían ayudar a los médicos a realizar un mejor seguimiento de los pacientes durante la cirugía, así como evitar los casos excepcionales de pacientes que se despiertan durante las operaciones.
En la actualidad, los médicos anestesistas basan su trabajo en un sistema de monitoreo basado en la información que produce la electroencefalografía (EEG). Esta técnica genera patrones inconfundibles, siendo el más frecuente el aumento progresivo en la actividad de baja frecuencia y alta amplitud, a medida que el nivel de la anestesia aumenta.
Sin embargo, la información del EEG en realidad oculta otra información que podría ser más útil, según los autores del nuevo estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
"Cuando los anestesiólogos están cuidando a una persona durante una operación, pueden utilizar la información presentada en nuestro artículo para asegurarse de que el paciente está inconsciente, y para tener una idea concreta de cuando la persona podría recobrar el conocimiento", afirma Emery Brown, autor principal de la investigación, profesor de ciencias cognitivas y del cerebro del MIT y anestesista en el MGH, en un comunicado del MIT.
El autor principal del artículo ha sido Patrick Purdon, un instructor de anestesistas del MGH y de la Escuela Médica de Harvard.
Patrones cerebrales distintivos
El otoño pasado, Purdon, Brown y sus colaboradores publicaron un estudio sobre la actividad cerebral de pacientes epilépticos sometidos a anestesia.
Gracias a electrodos implantados en el cerebro de los pacientes -como parte de su tratamiento para la epilepsia- los investigadores pudieron identificar un patrón de EEG surgido durante la anestesia.
En la nueva investigación, los científicos analizaron a voluntarios sanos, midiendo su actividad cerebral con un conjunto de 64 electrodos colocados en su cuero cabelludo.
Así, no sólo hallaron patrones que parecían corresponder a los detectados en el estudio anterior, sino que además lograron discernir muchos más detalles porque suministraron a los participantes una dosis de un agente anestésico intravenoso llamado propofol durante un período más largo de tiempo, e hicieron un seguimiento de los sujetos hasta que estos salieron de la anestesia. Los investigadores monitorearon la capacidad de respuesta a los sonidos de los pacientes que recibieron este medicamento. Cada cuatro segundos, los voluntarios escucharon un tono mecánico o una palabra, por ejemplo, su nombre.
Los investigadores midieron la actividad EEG durante todo este proceso, durante el cual los sujetos apretaron un botón para indicar que habían escuchado el sonido. Cuando se fueron volviendo menos sensibles, en sus cerebros emergieron distintos patrones de actividad.
Al principio, cuando los voluntarios estaban empezando a perder el conocimiento, los investigadores detectaron una oscilación de la actividad cerebral de baja frecuencia (0,1 a 1 Hz) y de frecuencia alfa (8 a 12 Hz), en la corteza frontal.
También hallaron una relación específica entre las oscilaciones en ambas frecuencias: las oscilaciones alfa alcanzaron su punto máximo, mientras que las ondas de baja frecuencia alcanzaron su punto más bajo.
Cuando los cerebros llegaron a un nivel un poco más profundo de anestesia, se produjo una transición notable: las cotas más altas de oscilaciones alfa se dieron cuando las ondas de baja frecuencia también alcanzaban su máximo.
Los investigadores creen que estas oscilaciones alfa y de baja frecuencia, también detectadas en el estudio del año pasado, propician la pérdida de conocimiento mediante la interrupción de la comunicación normal entre las diferentes regiones del cerebro.
Dichas oscilaciones parecen limitar la cantidad de información que pasa entre la corteza frontal y el tálamo, dos áreas del cerebro que normalmente se comunican entre sí a través de una banda muy amplia de frecuencias, para transmitir información sensorial y garantizar el control de la atención. Las oscilaciones también evitarían que las diferentes partes de la corteza cerebral se coordinen entre sí.
En el estudio anterior, los investigadores constataron que, durante la anestesia, las neuronas en regiones cerebrales pequeñas y localizadas están activas durante unos pocos cientos de milisegundos, y luego se apagan de nuevo durante unos pocos cientos de milisegundos.
Este parpadeo de la actividad neuronal, que crea el patrón de oscilación lenta, evita que las regiones del cerebro se comuniquen de forma corriente.
Un cambio que anuncia el despertar
Cuando los investigadores comenzaron a disminuir gradualmente la dosis de propofol, para sacar a los sujetos de la anestesia, observaron una inversión de los patrones de actividad cerebral surgidos al perder el conocimiento.
Unos minutos antes de recobrar este, las oscilaciones alfa cambiaron hasta alcanzar su punto más alto, al tiempo que las ondas de baja frecuencia se encontraban en su punto más bajo.
"Esa es la señal que podría indicar a los anestesistas si un paciente está saliendo de la anestesia demasiado pronto, con este medicamento ", afirma Purdon.
Los casos en los que los pacientes recuperan la conciencia durante la cirugía son alarmantes pero muy raros, se dan una o dos veces cada 10.000 operaciones. Por tanto, según Brown, "no es algo a lo que nos enfrentemos todos los días, pero cuando ocurre se genera un miedo visceral y comprensible entre la gente”.
Sin embargo, los anestesiólogos no tienen manera de responder a estas situaciones, porque realmente no saben cuando los pacientes están inconscientes. Gracias a este nuevo sistema, este problema “quedaría ahora resuelto”, afirma el investigador.
El otoño pasado, Purdon, Brown y sus colaboradores publicaron un estudio sobre la actividad cerebral de pacientes epilépticos sometidos a anestesia.
Gracias a electrodos implantados en el cerebro de los pacientes -como parte de su tratamiento para la epilepsia- los investigadores pudieron identificar un patrón de EEG surgido durante la anestesia.
En la nueva investigación, los científicos analizaron a voluntarios sanos, midiendo su actividad cerebral con un conjunto de 64 electrodos colocados en su cuero cabelludo.
Así, no sólo hallaron patrones que parecían corresponder a los detectados en el estudio anterior, sino que además lograron discernir muchos más detalles porque suministraron a los participantes una dosis de un agente anestésico intravenoso llamado propofol durante un período más largo de tiempo, e hicieron un seguimiento de los sujetos hasta que estos salieron de la anestesia. Los investigadores monitorearon la capacidad de respuesta a los sonidos de los pacientes que recibieron este medicamento. Cada cuatro segundos, los voluntarios escucharon un tono mecánico o una palabra, por ejemplo, su nombre.
Los investigadores midieron la actividad EEG durante todo este proceso, durante el cual los sujetos apretaron un botón para indicar que habían escuchado el sonido. Cuando se fueron volviendo menos sensibles, en sus cerebros emergieron distintos patrones de actividad.
Al principio, cuando los voluntarios estaban empezando a perder el conocimiento, los investigadores detectaron una oscilación de la actividad cerebral de baja frecuencia (0,1 a 1 Hz) y de frecuencia alfa (8 a 12 Hz), en la corteza frontal.
También hallaron una relación específica entre las oscilaciones en ambas frecuencias: las oscilaciones alfa alcanzaron su punto máximo, mientras que las ondas de baja frecuencia alcanzaron su punto más bajo.
Cuando los cerebros llegaron a un nivel un poco más profundo de anestesia, se produjo una transición notable: las cotas más altas de oscilaciones alfa se dieron cuando las ondas de baja frecuencia también alcanzaban su máximo.
Los investigadores creen que estas oscilaciones alfa y de baja frecuencia, también detectadas en el estudio del año pasado, propician la pérdida de conocimiento mediante la interrupción de la comunicación normal entre las diferentes regiones del cerebro.
Dichas oscilaciones parecen limitar la cantidad de información que pasa entre la corteza frontal y el tálamo, dos áreas del cerebro que normalmente se comunican entre sí a través de una banda muy amplia de frecuencias, para transmitir información sensorial y garantizar el control de la atención. Las oscilaciones también evitarían que las diferentes partes de la corteza cerebral se coordinen entre sí.
En el estudio anterior, los investigadores constataron que, durante la anestesia, las neuronas en regiones cerebrales pequeñas y localizadas están activas durante unos pocos cientos de milisegundos, y luego se apagan de nuevo durante unos pocos cientos de milisegundos.
Este parpadeo de la actividad neuronal, que crea el patrón de oscilación lenta, evita que las regiones del cerebro se comuniquen de forma corriente.
Un cambio que anuncia el despertar
Cuando los investigadores comenzaron a disminuir gradualmente la dosis de propofol, para sacar a los sujetos de la anestesia, observaron una inversión de los patrones de actividad cerebral surgidos al perder el conocimiento.
Unos minutos antes de recobrar este, las oscilaciones alfa cambiaron hasta alcanzar su punto más alto, al tiempo que las ondas de baja frecuencia se encontraban en su punto más bajo.
"Esa es la señal que podría indicar a los anestesistas si un paciente está saliendo de la anestesia demasiado pronto, con este medicamento ", afirma Purdon.
Los casos en los que los pacientes recuperan la conciencia durante la cirugía son alarmantes pero muy raros, se dan una o dos veces cada 10.000 operaciones. Por tanto, según Brown, "no es algo a lo que nos enfrentemos todos los días, pero cuando ocurre se genera un miedo visceral y comprensible entre la gente”.
Sin embargo, los anestesiólogos no tienen manera de responder a estas situaciones, porque realmente no saben cuando los pacientes están inconscientes. Gracias a este nuevo sistema, este problema “quedaría ahora resuelto”, afirma el investigador.
Referencia bibliográfica:
Patrick L. Purdon, Eric T. Pierce, Eran A. Mukamel, Michael J. Prerau, John L. Walsh, Kin Foon K. Wong, Andres F. Salazar-Gomez, Priscilla G. Harrell, Aaron L. Sampson, Aylin Cimenser, ShiNung Ching, Nancy J. Kopell, Casie Tavares-Stoeckel, Kathleen Habeeb, Rebecca Merhar, y Emery N. Brown. Electroencephalogram signatures of loss and recovery of consciousness from propofol. PNAS (2013). DOI:10.1073/pnas.1221180110.
Patrick L. Purdon, Eric T. Pierce, Eran A. Mukamel, Michael J. Prerau, John L. Walsh, Kin Foon K. Wong, Andres F. Salazar-Gomez, Priscilla G. Harrell, Aaron L. Sampson, Aylin Cimenser, ShiNung Ching, Nancy J. Kopell, Casie Tavares-Stoeckel, Kathleen Habeeb, Rebecca Merhar, y Emery N. Brown. Electroencephalogram signatures of loss and recovery of consciousness from propofol. PNAS (2013). DOI:10.1073/pnas.1221180110.