Щодня тисячі людей піддаються загальній анестезії під час операцій. Від моменту першої публічної демонстрації хірургії під загальною анестезією в 1846 році ці препарати дозволили лікарям виконувати рятівні операції, які інакше були б неможливими.

Проте ми досі не повністю розуміємо, як саме ці препарати вводять нас у стан безсвідомості, не зупиняючи повністю роботу мозку.

Нове дослідження, опубліковане в Nature Neuroscience, наближає нас до розуміння механізмів, які дозволяють препаратам загальної анестезії тимчасово призупиняти нашу свідомість.

Дослідження порівнює ефекти анестезії на різних тварин — від черв'яків до риб і людей. Виявляється, жодна жива істота не є стійкою до впливу загальної анестезії, навіть рослини або парамеції.

Це свідчить про те, що існує щось універсальне в організмах живих істот, на що діють ці препарати.

Щоб перевірити цю ідею, команда на чолі з нейробіологом Андреа Луппі з Оксфордського університету вивчила нейронну активність шести різних видів тварин у стані свідомості та під загальною анестезією.

"Зосереджуючи увагу на ефектах, які постійно спостерігаються у різних анестетиків і видів, ми можемо виключити фізіологічні або методологічні помилки, специфічні для будь-якого одного препарату, виду або методу візуалізації, і натомість зосередитися на потенційних нейронних основах того, що вони мають спільного: зниження чутливості до навколишнього середовища," пишуть Луппі та команда.

Їхні дані були отримані від людей, макак, мармозеток, мишей, рибок-зебр і нематод (круглих черв'яків), які, виходячи з часу існування їхнього останнього спільного предка, представляють 700 мільйонів років еволюції.

Препарати, що використовуються для індукції загальної анестезії, відрізнялися в залежності від виду, але навіть тоді в їхній мозковій активності виявилися послідовні патерни.

У ссавців нейронна активність вимірювалася за допомогою функціональної магнітно-резонансної томографії (фМРТ), яка використовує кровотік для оцінки активності різних ділянок мозку з часом.

Рибки-зебри та нематоди були генетично модифіковані так, що їхні активні нейрони буквально світяться, коли в них надходить кальцій, що дозволяє вченим спостерігати за нейронною активністю цих тварин більш безпосередньо.

"Завдяки цьому неупередженому, заснованому на даних підходу, ми виявили еволюційно збережений динамічний профіль анестезії, що вказує на те, що спільним для всіх видів і анестетиків є не лише поведінкова реакція на анестезію (ізоляція від навколишнього середовища), але й вплив анестезії на специфічні особливості нейронної активності," пишуть Луппі та команда.

У всіх видах нейронна активність між ділянками мозку ставала менш координованою під час анестезії, що свідчить про те, що ці ділянки все ще функціонують, але не взаємодіють так, як це відбувається, коли ви свідомі.

Нейронна активність також здавалася більш хаотичною з часом, а анестезія, здається, "індукує розрив у зв'язку між минулим і майбутнім нейронної активності," пояснюють автори.

Коли ми свідомі, активність нашого мозку, як правило, слідує певним послідовностям: ці передбачувані патерни руйнуються під час анестезії.

Ймовірність виникнення цих ключових відмінностей у мозковій активності у всіх шести видах лише випадково є "надзвичайно малою", згідно з анестезіологами Джорджем Машуром і Цзірі Хуаном, які не брали участі в дослідженні, але написали супутню статтю в Nature Neuroscience.

"Ці результати надають переконливу підтримку фінальному загальному шляху анестезії: просторово-часовій ізоляції місцевої нейронної активності, в якій окремі схеми втрачають здатність підтримувати, поширювати та інтегрувати інформацію в часі та просторі," пишуть Машур і Хуан.

"Під час анестезії свідомість порушується не тому, що мозок 'вимикається', а тому, що його активність стає тимчасово і просторово фрагментованою."

Оскільки цей механізм забуття спільний не лише для людей, але й для тварин, які віддалено пов'язані з нами, таких як риби та круглі черв'яки, ці результати можуть навіть мати наслідки для нашого розуміння свідомості тварин загалом.