Estudar a consciência sem afetá-la

Resumo: Os pesquisadores encontraram uma forma de avaliar a consciência sem estimulação externa, usando uma abordagem pouco utilizada em que os voluntários pressionam um sensor de força com a mão ao inspirar e o soltam ao expirar, resultando em medições mais precisas e sensíveis que ajudam a melhorar o tratamento podem contribuir à insônia e reversão do coma.

Fonte: Instituto Picow para Aprendizagem e Memória

Os estudos da consciência muitas vezes encontram um enigma comum da ciência – é difícil medir um sistema sem que a medição afete o sistema. Os pesquisadores que avaliam a consciência, como quando os voluntários recebem anestesia, normalmente usam comandos falados para ver se os indivíduos ainda podem responder, mas esse som pode mantê-los acordados por mais tempo ou acordá-los mais cedo do que o normal.

Um novo estudo não apenas valida uma maneira de medir a consciência sem estimulação externa, mas também descobre que pode ser mais preciso.

“Queremos medir quando as pessoas fazem a transição do consciente para o inconsciente e vice-versa, mas assim que você pede a alguém para fazer algo, que é a forma clássica de julgar isso, você já os influenciou e interrompeu o processo. . disse Christian Guay, principal autor do estudo no Jornal Britânico de Anestesia. Guay é pesquisador associado do Laboratório de Pesquisa de Estatísticas de Neurociência do Picower Institute for Learning and Memory do MIT e anestesiologista e bolsista de cuidados intensivos do Massachusetts General Hospital (MGH).

“Achamos que as transições de estado consciente são interessantes porque são muito dinâmicas no cérebro, mas os mecanismos neurais que medeiam essas transições não são totalmente compreendidos, em parte devido à maneira como avaliamos as transições”.

Além disso, Guay faz parte de uma colaboração com coautores e ex-colegas da Washington University em St. Louis para testar se um método de estimulação acústica de circuito fechado pode aumentar os efeitos da sedação mediada por dexmedetomidina. Também por esse motivo, eles precisavam de um método de avaliação da consciência que não exigisse ruídos que pudessem distorcer os resultados.

Assim, a equipe encontrou uma abordagem diferente e subutilizada, descrita pela primeira vez por pesquisadores do sono em 2014. Antes do início da infusão, eles instruíram seus 14 voluntários a pressionar um sensor de força com a mão ao inspirar e soltá-lo ao expirar. Então a droga começou a fluir.

Quando os sujeitos pararam de executar a tarefa de compressão da respiração, eles foram considerados como tendo perdido sua capacidade de resposta, e quando começaram novamente após a dosagem ser reduzida, eles foram considerados como tendo recuperado sua capacidade de resposta. É importante ressaltar que, após a instrução inicial, não houve estimulação externa sustentada dos pesquisadores. A tarefa foi iniciada internamente.

Os pesquisadores registraram os ritmos cerebrais dos sujeitos em todos os momentos usando 64 eletrodos colocados ao redor de seus couros cabeludos. Eles observaram padrões indicadores de efeitos da dexmedetomidina – por exemplo, uma diminuição na força do ritmo “alfa” de ~ 10 Hz na região occipital, seguida por um aumento na força das ondas “delta” muito mais lentas à medida que as pessoas não respondiam e, em seguida, uma reversão disso quando acordaram chapados.

Isso mostra o dispositivo e um braço
Esta ilustração do trabalho de pesquisa mostra o dispositivo dinamômetro que os pacientes pressionavam para indicar capacidade de resposta. Crédito: Christian Guay

Por causa de sua abordagem, eles não viram nenhum artefato de estimulação auditiva que interrompesse esses padrões em um estudo anterior que usou sons para medir a consciência em pessoas que receberam o mesmo anestésico.

Além disso, as estimativas da concentração da droga no cérebro durante os dois estudos sugerem que o método de pinça de respiração detectou uma perda de capacidade de resposta em concentrações mais baixas da droga do que o método de estimulação sonora, sugerindo que é mais sensível.

“Esta abordagem para avaliar a perda e recuperação da consciência remove a confusão significativa do estímulo externo tradicional que é normalmente usado”, disse Emery N. Brown, co-autor sênior do estudo, Edward Hood Taplin Professor de Engenharia Médica e Neurociência Computacional na o Picower Institute MIT e anestesista no MGH e Warren M. Zapol Professor de Anestesiologia na Harvard Medical School. “Estamos muito interessados ​​em aplicar a técnica em nossos estudos de outros anestésicos.”

No MIT e no MGH, Brown está liderando uma nova iniciativa, o Brain Arousal State Control Innovation Center (BASCIC), para melhor unificar a pesquisa em anestesiologia e neurociência nos sistemas de excitação do cérebro, para que possam se informar e melhorar uns aos outros e gerar novas inovações clínicas.

Guay, que é membro do esforço, observa que, ao obter uma melhor compreensão da transição da consciência para a inconsciência, os pesquisadores poderiam ajudar a tratar melhor a insônia e, ao entender melhor o processo de despertar, poderiam ajudar a melhorar as chances de reversão do coma. Melhorar os métodos para avaliar as transições de consciência é fundamental para esse esforço.

Além de Guay e Brown, que são membros do corpo docente do Departamento de Cérebro e Ciências Cognitivas do MIT e do Instituto de Engenharia e Ciências Médicas, os outros autores do estudo são Darren Hight, Guarang Gupta, Mohammad Mehdi Kafashan, Anhthi Luong, Michael Avidan e Ben Juliana Palanca.

Financiamento: O estudo foi financiado pelo McDonnell Center for Systems Neuroscience da Universidade de Washington. O laboratório de Brown no MIT é apoiado em parte pela JPB Foundation.

Sobre esta notícia da pesquisa da consciência

Autor: David Orenstein
Fonte: Instituto Picow para Aprendizagem e Memória
Contato: David Orenstein – Picower Institute for Learning and Memory
Foto: A imagem é atribuída a Christian Guay

Pesquisa original: Acesso fechado.
Breathe-squeeze: farmacodinâmica de um paradigma comportamental não-estímulo para rastrear estados de consciência durante a sedação‘ por Christian Guay et al. Jornal Britânico de Anestesia


Abstrato

Breathe-squeeze: farmacodinâmica de um paradigma comportamental não-estímulo para rastrear estados de consciência durante a sedação

fundo

Os estados de consciência são normalmente inferidos por meio de respostas a tarefas auditivas e estimulação nociva. Relatamos o uso de um paradigma comportamental livre de estímulos para rastrear as transições de estado na capacidade de resposta durante a sedação com dexmedetomidina. Nossa hipótese é que as concentrações estimadas no local de ação da dexmedetomidina (Ce) seriam maiores na perda da capacidade de resposta (LOR) do que no retorno da capacidade de resposta (ROR), e ambas seriam menores do que estudos comparáveis ​​usando avaliações baseadas em estímulos.

métodos

Os dados da estimulação acústica de circuito fechado durante a sedação com dexmedetomidina foram analisados ​​para análise secundária. Catorze voluntários saudáveis ​​foram solicitados a realizar a tarefa de compressão respiratória, na qual eles seguram um dinamômetro na inspiração e o soltam na expiração. LOR foi definido como cinco inspirações push desacompanhadas; O ROR foi definido como o retorno de cinco inspirações acompanhadas de apertos. Os estados cerebrais foram monitorados usando EEG de 64 derivações. A dexmedetomidina foi administrada como uma infusão direcionada, com Ce estimada a partir de um modelo farmacocinético.

Resultados

Ao contrário de nossa hipótese, a média estimada de dexmedetomidina Ce foi menor em LOR (0,92 ng ml−1; Intervalo de confiança de 95%: 0,69-1,15) do que para ROR (1,43 ng ml−1; Intervalo de confiança de 95%: 1,27-1,58) (pareado T-teste; P=0,002). O LOR foi caracterizado por um aumento progressivo na potência fronto-occipital do EEG na banda de 0,5-8 Hz e uma perda na potência alfa occipital (8-12 Hz) e beta global (16-30 Hz). Essas alterações de EEG retornaram em ROR.

Conclusões

A tarefa de respiração apertada pode efetivamente rastrear mudanças na capacidade de resposta durante a sedação sem estímulos externos e pode ser mais sensível a mudanças de estado do que tarefas baseadas em estímulos. Deve ser considerado quando a interrupção dos estados cerebrais é indesejável.

Inscrições para ensaios clínicos

NCT04206059.

By Gabriel Ana

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