Turun yliopiston tutkijoiden tekemässä tutkimuksessa selvitettiin eri nukutusaineiden hermostollisia mekanismeja aivokuvantamisen avulla. Irtikytkeytyminen ympäristöstä (”nukahtaminen”) oli yhteydessä nimenomaan talamuksen eli näkökukkulan keskiosan tumakkeiden alentuneeseen aktiivisuuteen koehenkilöillä, jotka saivat propofolia, deksmedetomidiinia tai sevofluraania, mutta ei koehenkilöillä, jotka saivat S-ketamiinia.
Nukutusaineiden eli anesteettien hermostolliset mekanismit, joilla ne aiheuttavat muutoksia tietoisuuteen ja reagointikykyyn tunnetaan edelleen puutteellisesti. Aiemmissa tutkimuksissa on pääasiallisesti selvitetty aivotoiminnan eroja lääkkeettömän hereillä olon ja anestesian aikaisen reagoimattoman tilan välillä. Haasteena on kuitenkin ollut tunnistaa aivotoiminnan muutokset, jotka liittyvät juuri tietoisuuden muutoksiin, ja erottaa ne anesteettien muista vaikutuksista.
Turun yliopistossa kahden tutkimusryhmän yhteistyönä tehdyn tutkimuksen päätavoitteena oli selvittää, mitkä aivojen metabolisen aktiivisuuden muutokset liittyvät juuri kyvyttömyyteen kokea ympäristön ärsykkeitä ja reagoida niihin, eli niin kutsuttuun irtikytkeytyneeseen (diskonnektoituneeseen) tilaan.
– Tutkimuksemme keskeinen vahvuus liittyy uudenlaiseen koeasetelmaan. Yhteistyössä Kalifornian yliopisto UCI:n professori Michael Alkiren kanssa suunnittelimme asetelman, joka mahdollisti aivotoiminnan muutosten yhdistämisen juuri tajunnantilan muutoksiin, kertoo dosentti Harry Scheinin.
Nukutusaineet vaikuttavat laajasti aivokuoren aktiivisuuteen – tajunnantila yhteydessä rajatumpaan alueeseen
Koehenkilöt saivat sattumanvaraisesti joko propofolia, deksmedetomidiinia, sevofluraania, S-ketamiinia tai lumelääkettä, ja aivojen metabolista aktiivisuutta mitattiin kuvantamalla positroniemissiotomografialla (PET).
Anesteettien annokset valittiin niin, että noin puolet koehenkilöistä kussakin ryhmässä säilyttäisi ja puolet menettäisi reagointikykynsä. Kaikki koehenkilöt samassa lääkeryhmässä saivat samanlaisen annostelun anesteettia, ja vertaamalla aivotoiminnan eroja reagoivien ja reagoimattomien koehenkilöiden sekä lääkkeiden ja lumeen välillä tutkijat pystyivät liittämään havaitut erot aiempaa tarkemmin nimenomaan eroon tajunnantilassa. Irtikytkeytyneen tilan varmistamiseksi koehenkilöt haastateltiin huolellisesti heti heräämisen jälkeen.
– Tutkimalla neljää eri mekanismilla vaikuttavaa anesteettia vertailukelpoisessa koeasetelmassa pyrimme lisäksi löytämään mahdollisia yhtäläisyyksiä ja eroja niiden aivovaikutuksissa. Lumelääkeryhmän tutkiminen taas mahdollisti anesteettien kokonaisvaikutuksen tutkimisen samassa kokeessa, kertoo väitöskirjatutkija Oskari Kantonen, julkaisun ensimmäinen kirjoittaja.
Irtikytkeytynyt tila oli nimenomaan yhteydessä talamuksen eli näkökukkulan keskiosan tumakkeiden alentuneeseen aktiivisuuteen koehenkilöillä, jotka saivat propofolia, deksmedetomidiinia tai sevofluraania (Kuva 1, siniset alueet). Lääkkeiden kokonaisvaikutukset sen sijaan näkyivät laajoina muutoksina aivokuorella (Kuva 2). Erityisesti tajunnantilaan liittyvät löydökset olivat siis selvästi rajatummat verrattuna lääkkeiden kokonaisvaikutukseen. Muista lääkkeistä poiketen S-ketamiinilla irtikytkeytyminen oli yhteydessä lisääntyneeseen aktiivisuuteen mm. vasemman päälakilohkon alueella (Kuva 1, oranssit alueet).
Vaikka talamuksen alentunut aktiivisuus on jo aiemmissa kokeissa yhdistetty useimpien anesteettien vaikutuksiin, on ollut epäselvää, liittyykö alenema nimenomaan tietoisuuden tilan muutokseen vai anesteettien muihin vaikutuksiin. Tutkimuksessa tehtyjen löydösten perusteella talamuksen alentuneella aktiivisuudella on keskeinen rooli irtikytkeytyneen tilan ylläpitämisessä anestesian aikana käytettäessä propofolia, deksmedetomidiinia tai sevofluraania.
– S-ketamiinin tiedetään olevan hyvin erilainen nukutusaine, mutta mielenkiintoinen uusi löydös oli, että myös sen tajunnantilaan liittyvät aivovaikutukset eroavat muista anesteeteista näin selvästi, Kantonen lisää.
Tutkimus on jatkoa tutkijoiden vuonna 2021 julkaistulle työlle, jossa käytettiin vaihtoehtoista koeasetelmaa saman asian tutkimiseksi.
> Lue tutkijoiden aikaisemmasta tutkimuksesta
Tutkimus on vapaasti ladattavissa Journal of Neuroscience -lehden sivuilta (Open Access).
> Lataa julkaisu
Tutkimuksen päärahoittajina olivat Suomen Akatemia ja Jane ja Aatos Erkon säätiö.
Lisätietoja:
dosentti Harry Scheinin, harry.scheinin(at)utu.fi, p. 0400 825 599
Kuvia medialle:
Mediat voivat hyödyntää oheista kuvaa vapaasti aiheeseen liittyvässä uutisoinnissa. Mainitsethan kuvan yhteydessä kuvaajan nimen tai julkaisun.
Nukutusaineiden tietoisuusvaikutukset aivoissa kuvattuna PET-kameralla. Kuva: Harry Scheinin
Nukutusaineiden kokonaisvaikutukset aivoissa kuvattuna PET-kameralla. Kuva: Harry Scheinin
