JoVE Journal > Neuroscience
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
자동 번역
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
신경과학

Kayıt beyin elektromanyetik aktivite sırasında gaz halinde olan yakıtlar anestezik ajanların Xenon ve sağlıklı gönüllü olarak azot oksit İdaresi

Published: January 13, 2018
doi:
10.3791/56881
, , , , ,
1Centre for Human Psychopharmacology,Swinburne University of Technology, 2Department of Anaesthesia and Pain Management,St. Vincent’s Hospital Melbourne, 3Brain and Psychological Science Research Centre,Swinburne University of Technology, 4Department of Anaesthesiology,University of Auckland

Summary

Aynı anda magnetoencephalography ve elektroansefalografi farklı anestezi tarafından indüklenen bilinç indirimleri ortak ve farklı makro ölçekli mekanizmalar için aramak için yararlı bir araç sağlar. Bu kağıt kayıt bu verilerin sağlıklı insanlardan N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA)-receptor-antagonist-based anestezi sırasında azot oksit ve xenon solunum sırasında temel ampirik yöntemler gösterilmiştir.

Abstract

Anestezi belki sadece sistematik yollarından küresel bilinç/bilinçsizlik sinirsel ilişkilendirir çalışma sağlar. Bugüne kadar en çok beyin görüntüleme ya da insanlar nörofizyolojik araştırmalarda var ancak dissosiyatif N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA) – etkileri ise γ-Amino-Butyric-Acid-(GABA)-receptor-agonist-based anestezi incelenmesi için sınırlı olmuştur reseptör antagonisti esaslı anestezikler ketamin, nitrojen (N2O) ve xenon (Xe) büyük ölçüde bilinmeyen. Bu kağıt magnetoencephalography (MEG) ve elektroansefalografi (EEG) sağlıklı erkek üzerinden aynı anda kayıt sırasında inhalasyon Xe ve gaz halinde olan yakıtlar anestezik ajanların N2O temel yöntemler açıklanır. MEG ve EEG veri birleştirme sağlar elektromanyetik beyin aktivitesi değerlendirme sırasında anestezi yüksek zamansal ve ılımlı kayma, çözünürlük. Burada üzerinde birden çok kayıt oturumları, rafine ve konu işe alım, anestezi ekipman kurulum MEG tarayıcı Oda, veri toplama ve temel veri analizi içeren detaylı bir protokol, açıklayın. Bu protokol için her katılımcı Xe ve N2O tekrarlanan ölçüler dörtlü tasarım çeşitli düzeylerde maruz kalmaktadır. Step-wise artan ilgili temel kayıtları katılımcılar sunulur takip Xe ve N2O 8, 16, 24 ve % 42 ve 16, 32 ve % 47 konsantrasyonları sırasıyla sırasında yanıt düzeylerini izlenir bir işitsel ile ilham Sürekli performans görevi (aCPT). Sonuçları bir sayıda ham veri, spektral topografya, baş hareketleri indirilmesi ve işitsel uyarılmış yanıt-e doğru kesin düzey bağımlı etkileri sensör düzeyi özelliklerini vurgulamak için kayıt için sunulur. Bu paradigma elektromanyetik sinyaller ile uçucu ve intravenöz anestezik ajanların kullanılmak üzere kolayca uyarlanabilir gaz halinde olan yakıtlar anestezikler, farklı türde eylem ile ilişkilendirilen kayıt için genel bir yaklaşım açıklar. Bu özetlenen yöntemi metodolojik uzantıları içeren kaynak alanı görüntüleme ve işlevsel ağ analizi etkinleştirerek makro ölçekli mekanizmaları anestezi anlamak için katkıda bulunabilir bekleniyor.

Introduction

İnsan bilincinin olgusu açık sinir devreleri bütünlüğünü bağlı olduğunu düşündüren önceden klinik ve klinik neuroscientific kanıt arasında iyi fikir birliği yoktur. Bu tür devreler sistematik bilinçsizlik iniş tarafından etkilenmiştir gözlem sırasında anestezi kullanılmak ve ‘sinirsel ilişkilendirir için arama gezinme’ etkinleştirmek beyin görüntüleme teknikleri gerek kanıtlanmış bilinç. Uyku hariç, anestezi hangi tarafından bir bir kontrollü, ters çevrilebilir ve tekrarlanabilir biçimde olabilir tek yöntem temsil eder, huzursuz ve böylece teşrih, bilinç, özellikle makroskobik ölçekte alt hizmet mekanizmaları küresel beyin dinamiği. Klinik olarak, genel anestezi hipnoz/bilinçsizlik, hareketsizlik ve analjezi bir devlet olarak tanımlanabilir ve en bol bol kullanılan ve en güvenli tıbbi müdahaleler biri olmaya devam etmektedir. Netlik ve sonuçta verimliliği rağmen anestezik indüklenen bilinçsizlik1olarak sebebiyet veren aracıları çeşitli eylem mekanizmaları ile ilgili büyük belirsizlik kalır.

Anestezi bölünmüş intravenöz ajanlar özellikle propofol ve barbitüratlar veya geçici/gaz aracıları gibi sevoflurane, isoflurane, nitrojen (N2O) ve xenon (Xe). Anestezi Farmakoloji anestezik eylem bağlı olarak tanımlanan birden çok hücresel hedefleri olan iyi kurulmuş oldu. Çoğu ajanlar γ-Amino-Butyric-Acid-(GABA) reseptör aracılı etkinliği esas üzerinden agonism tarihi Yasası için okudu. Aksine, Disosiyatif ajanlar ketamin Xe ve N2O öncelikle N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA) glutamatergic reseptörleri2,3hedefleyerek etkileri sarfetmek inanıyordu. Anestezik eylem yaptıkları katkı ölçüde (bir kapsamlı gözden geçirme için bakınız zor kalır ancak potasyum kanalları, asetilkolin reseptörü ve kalan Glutamat reseptörlerinin, AMPA ve kainate, diğer önemli farmakolojik hedefler bulunmaktadır 4).

Ölçüde değişkenlik etki mekanizması ve çeşitli türden aracılarını gözlenen fizyolojik ve sinirsel etkileri bilinçli işleme onların etkisi genel sonuçlara türetme zor işler. GABAergic ajanları tarafından indüklenen bilinç (LOC) kaybı genellikle beyin aktivitesi tarafından genel değişiklikler karakterizedir. Bu yüksek-genlik, düşük frekanslı delta çıkması belirgindir (δ, 0.5-4 Hz) dalgalar ve yüksek frekans, electroencephalogram (EEG), yavaş dalga için benzer gama (γ, 35-45Hz) etkinliğinde azalma uyku5,6 olarak Serebral kan akımı ve glukoz metabolizma5,6,7,8,9,10,11,12 yaygın indirimleri . Boveroux ve ark. 13 devlet fonksiyonel bağlantı fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) kullanarak propofol anestezi altında istirahat içinde önemli bir düşüş göstererek bu tür gözlemler için eklendi. Buna ek olarak, verim disosiyatif anestezi daha az temizleyin profil beyin aktivite üzerine etkileri. Bazı durumlarda, bunların serebral kan akımı ve glukoz metabolizma14,15,16,17,18,19artış ile ilişkili olduğu, 20,21 Rex ve meslektaşları22 ve Xe etkileri seyir Laitio ve meslektaşları23,24 tarafından çalışmalar sırasında sağlanan her ikisi de arttı ve beyin azaldı etkinlik. Benzer bir düzensizlik EEG sinyallerini25,26,27,28üzerinde etkileri görülebilir. Johnson ve ark. 29 toplam gücü düşük frekans bantları delta ve teta de olduğu gibi daha yüksek frekans bandı gama yüksek yoğunluğu N2O Deltası’nda için karşıt gözlemler yapılırken Xe anestezi EEG çalışma artış gösterdi teta ve Alfa frekans bantları30,31 ve daha yüksek Frekanslar32Xe için. Alfa elektrik kafa derisi aktivite Xe etkileri gibi değişkenlik görülebilir ve beta frekans aralıkları de her ikisi ile bildirilen33 ve indirimleri34 artar.

Yukarıda belirtilen tutarsızlıklar rağmen resmi bir beyin bölgeleri arasında fonksiyonel bağlantı içinde değişiklikler aramaya çalıştığında ajanlar arasında daha tutarlı olmaya başlar. Böyle tedbirler ancak, ağırlıklı olarak mutlaka kayma veya zamansal çözünürlük açısından taviz yöntemleri için sınırlı olmuştur. NET ve bir ölçüde tutarlı, değişiklikleri sırasında anestezi/sedasyon propofol35, sevoflurane36 ve N2O37, fonksiyonel ağlar topolojik yapısını ortaya çıkarmak için çalışmalar EEG kullanarak görünür iken geniş aralıklı duyumsal düzeyde EEG veri anlamlı tanımlamak ve fonksiyonel karşılık gelen ağların köşeleri betimlemek için yetersiz uzamsal Frekansa sahiptir. Diğer taraftan, fMRI ve Pozitron emisyon tomografisi (PET), üstün mekansal çözünürlüğü kullanan çalışmalar bulmak benzer topolojik değişiklikler EEG13,38,39 olan için büyük ölçekli fonksiyonel bağlantı içinde ,40,41, ancak sahip faz-genlik alfa (8-13 Hz) EEG bant ve önemli imzaları olarak ortaya çıkan diğer dinamik olayları kaplin karakterize etmek için yeterli zamansal çözünürlük anestezik eylem12,42. Ayrıca, bu önlemlerin doğrudan elektromanyetik sinirsel aktivite43değerlendirmek değil.

Bu nedenle, anlamlı anestezikler eylemiyle ilişkili makroskopik işlemler anlayışı ilerletmek için daha önce bahsedilen araştırmalar sınırlamaları ele alınması gerekmektedir; anestezik ajanların ve non-invaziv ölçüleri yetersiz spatio-temporal çözünürlüğe sınırlı kapsamı. Bu temelde, yazarlar bir yöntem aynı anda kayıt magnetoencephalogram (MEG) ve geliştirilmiştir EEG sağlıklı gönüllü etkinliğinde gaz halinde olan yakıtlar dissosiyatif anestezik ajanların Yönetim için anahat Xe ve N2O.

MEG bir zamansal çözünürlük milisaniyelik menzili EEG dışındaki sadece non-invaziv nörofizyolojik tekniği olarak kullanılmaktadır. EEG MEG bu sorun ve sorunu cilt ve tel44daha az hassas ise görevi gören bir alçak geçiren Filtre cortically oluşturulan aktivite, kafatası tarafından elektrik alanlarında bulanık da sorun var. MEG daha yüksek olduğunu söylenebilir kayma ve kaynak yerelleştirme doğruluk EEG 45,46daha. MEG yapar ancak EEG doğru başvuru ücretsiz kayıt37,47, izin vermez. MEG sistemleri de genellikle kortikal faaliyet kadar frekans daha geniş EEG, yüksek gama48(genellikle 70-90 Hz), dahil olmak üzere hangi anestezik ajanların Xe29 ve N gibi hipnotik etkileri dahil olmak tavsiye ettiler kaydetmek 2 O28. MEG MEG esas olarak hücre içi akımları46tarafından, oluşturulan magnetik alan yansıtır, ancak EEG, EEG etkinlik olarak tarafından iletilen övgü nörofizyolojik etkinliği hücre dışı elektrik akımları ile ilgilidir sunar 49. EEG çoğunlukla hücre dışı etkinlik için korteks49Radyal kaydeder süre Ayrıca, MEG özellikle Elektrofizyolojik etkinlik korteks için teğet duyarlıdır. Böylece MEG ve EEG veri birleştirerek süper katkı avantajları50vardır.

Gaz halinde olan yakıtlar dissosiyatif ajanlar Xe ve N2O aşağıdaki ilke nedenlerle seçilmiş: onlar kokusuz (Xe) veya esasen kokusuz (N2O) ve böylece kolayca zaman itibariyle istihdam denetim koşullar varlığında kullanılabilir alt klinik konsantrasyonları. Buna ek olarak, onlar uzaktan yönetim ve onların zayıf kardiyo solunum depresan etkileri61nedeniyle bir laboratuvar ortamında izleme için uygundur. Xenon ve nispeten düşük en az bir daha az ölçüde N2için O, muhafaza-alveoler – konsantrasyon-(MAC)-hastaların hangi %50 sırasıyla 32,6 ± %6,151 ve 63.3 + – %7.152 değerleri ile sözlü komutuna yanıt veremez duruma, uyanık. Xe ve N2O rağmen hem NMDA reseptör antagonistleri olmak, onlar farklı EEG modüle – Xe görünüyor daha Bispectral dizini33,53,54 kullanarak izlenen bir tipik GABAergic ajan gibi davranmaya (electroencephalographically anestezi derinliği izlemek için kullanılan birkaç yaklaşımdan birini). Buna ek olarak, o kötü, o N2O daha az belirgin bir electroencephalographic etkisi, Bispectral dizin26kullanarak takip eğer üretir. Çünkü XE diğer dissosiyatif acentelere farklı bildirilen electroencephalographic özellikleri vardır, ama daha yaygın olarak okudu GABAergic acentelere benzer özelliklere sahip, onun Elektrofizyolojik çalışma önemli ortaya potansiyeline sahiptir bilinç ve karşılık gelen işlev ağ değişiklikleri sinirsel ilişkilendirir ilgili özellikleri. NMDA reseptör hareket ajanlar daha normal ve değiştirilmiş bilinç, mahfaza beyin ağları hakkında NMDA reseptör aracılı kritik rol verilen etkinliği öğrenme ve bellek ve a sıra-in sorumlu rolü oynadığı ortaya çıkarmak büyük olasılıkla Şizofreni ve depresyon80içeren psikiyatrik bozukluklar.

Bu kağıt gaz halinde olan yakıtlar anestezik ajanların bir sigara-hastane ortamında aynı anda MEG ve EEG kaydederken ilişkili öncelikle zorlu ve karmaşık veri toplama yordamı üzerinde duruluyor. Temel veri analizi sensör düzeyinde özetlenen ve örnek veri yüksek sadakat kayıtları en az kafa hareketi ile elde edilebilir gösteren sağlanmaktadır. Genellikle bu tür verileri kullanarak gerçekleştirilen sonraki kaynak görüntüleme ve/veya fonksiyonel bağlantı analizi için birçok olası yöntemleri açıklanmayan, bu yöntemler de literatürde açıklanmış ve çeşitli seçme hakkı için göstermek gibi analiz55,56.

Protocol

“Xe ve N2O EEG ve MEG kullanarak kaydedilen beyin aktivite üzerine etkileri inhale” çalışma hakkı kabul edildi (onay numarası: 260/12) Alfred hastane ve teknoloji Swinburne Üniversitesi Etik Komitesi tarafından ve ulusal gereklilikleri yerine İnsan araştırma (2007) etik davranış ekstresinde. 1. katılımcı seçimi ve ön çalışma gereksinimleri Yaşında 20 ve 40 yaşları arasında sağlıklı, sağ el, yetişkin erkek seçmek için röportaj. İyi…

Representative Results

Bu bölümde bir konu aynı anda kayıtları tipik özelliklerini göstermek için alınan verileri kullanır ve bilincin indüklenen anestezi daha iyi anlaşılmasını katkıda potansiyeli, bu tür bilgilerin değişmiş. Fuar basitleştirmek için sonuçlar için kayıtlar i) sonrası anti-kusturucu hap yönetim temellerin (temel 3), II) 0,75 eş MAC uyanık gösterilen en yüksek gaz konsantrasyonları (düzey 3) N2O (% 47) ve Xe (% 24) ve III) Xe en yüksek gaz konsantrasy…

Discussion

Bu kağıt MEG ve EEG aynı anda kayıt sırasında anestezik gaz teslim N2O ve Xe ile kapsamlı bir protokol ana hatları. Böyle bir protokol indirimleri anestezi kaynaklı elektromanyetik sinirsel ilişkilendirir bilinci eğitimi için değerli olacaktır. İletişim kuralı da teslim sevoflurane veya isoflurane gibi diğer anestezik gazların generalize bekleniyor. Bu indirimleri anestezi kaynaklı anestezikler oldukça farklı moleküler modları ile eylem hedefleri olan bir dizi için bilinç altında ya…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Yazarlar Mahla Cameron Bradley, Rachel Anne Batty ve Johanna Stephens MEG veri toplama ile değerli teknik destek için teşekkür etmek istiyorum. Teşekkürler Ayrıca için destek ikinci bir anestezi uzmanı Dr. Steven Mcguigan için genişletilir. Paige Pappas çok değerli anestezik hemşire gözetim sağlanan. Markus taş nezaketle onun zaman ve düzenleme ve protokol filme uzmanlık sunulan. Doktor Suresh Muthukumaraswamy veri analizi ve sonuçları yorumlama ile ilgili özel tavsiyeler verdi. Son olarak, Jarrod Gott birçok uyarıcı bir tartışma katkıda, pilot deneyler bir dizi yürütülmesinde yardımcı oldu ve köpük baş küme ayracı tasarımında merkezi oldu.

Bu araştırma bir James S. McDonnell işbirliği hibe # “Yeniden yapılandırma bilinç” George Mashour, Michael Avidan, Max Kelz ve David Liley layık 220020419 tarafından desteklenmiştir.

Materials

Neuromag TRIUX 306-channel MEG system Elekta Oy, Stockholm, SWEDEN N/A
Polhemus Fastrak 3D system Polhemus, VT, USA N/A
MEG compatible ER-1 insert headphones Etymotic Research Inc., IL, USA N/A
Low Density foam head cap, MEG compatible N/A N/A Custom made by research team
Harness, MEG compatible N/A ~3 m long, ~ 5 cm wide, cloth/jute strip to secure participant position on MEG chair
Ambu Neuroline 720 Single Patient Surface Electrodes Ambu, Copenhagen, Denmark 72015-K10
3.0T TIM Trio MRI system Siemens AB, Erlangen, GERMANY N/A
Asalab amplifier system ANT Neuro, Enschede, NETHERLANDS N/A this system is no longer manufactured and has been deprecated to 64 channel eego EEG amplifier
64-channel Waveguard EEG cap, MEG compatible ANT Neuro, Enschede, NETHERLANDS CA-138 size Medium
Magnetically shielded cordless battery box ANT Neuro, Enschede, NETHERLANDS N/A Magnetic shielding not provided by manufacturer – Modified by research team
OneStep ClearGel Electrode gel H+H Medizinprodukte GbR, Munster, GERMANY 154547
Akzent Xe Color Anesthesia Machine Stephan GmbH, Gackenbach, GERMANY N/A
Omron M6-Comfort Blood Pressure Monitor Omron Healthcare, Kyoto, JAPAN N/A
Xenon gas (99.999% purity) Coregas, Thomastown, VIC, AUSTRALIA N/A we estimate that we use approx 40 L (SATP) per participant
Medical Nitrous Oxide Coregas, Thomastown, VIC, AUSTRALIA N/A x2 G size cylinders
Medical Oxygen Coregas, Thomastown, VIC, AUSTRALIA N/A x2 G size cylinders
Medical Air Coregas, Thomastown, VIC, AUSTRALIA N/A x2 G size cylinders
Filter Respiratory & HMES with Capno Port Hypnobag Medtronic, MN, USA 352/5805
Yankauer High Adult Medtronic, MN, USA 8888-502005
Quadralite EcoMask anaesthetic masks Intersurgical Australia Pty Ltd 7093000/7094000 size 3 and size 4
Suction Canister Disp 1200 mL Medival Guardian Cardinal Health, OH, USA 65651-212
Catheter Mount Ext 4-13 cm with  90A elbow Medtronic, MN, USA 330/5667
Catheter IV Optiva 24g x 19 mm Yellow St Su Smiths Medical, MN, USA 5063-INT
Dexamethasone Mylan Injection Vials (4 mg/1 mL) Alphapharm Pty Ltd, Sydney, AUSTRALIA 400528517
Ondasetron (4 mg/2 mL) Alphapharm Pty Ltd, Sydney, AUSTRALIA 400008857
Medical resuscitation cart The medical resuscitation cart is configured according to the suggested minimal requirements for Adult resuscitation recommended in the document "Standards for Resuscitation: Clinical Practice and Education; June 2014) by the Australian and New Zealand Resuscitation councils and specifically endorsed by multiple professional health care organizations including the Australian and New Zealand College of Anaesthetists.  It includes all the necessary airway and circulatory equipment, as well as the associated pharmacuetical agents to enable full cardio-respiratory resuscitation and support in a non-clinical environment.  Full details can be found at https://resus.org.au/standards-for-resuscitation-clinical-practice-and-education/
Maxfilter Version 2.2 Elekta Oy, Stockholm, SWEDEN N/A Data analysis software provided with Elekta's Neuromag TRIUX MEG system
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hudetz, A., Hudetz, A., Pearce, R. . Suppressing the Mind. , 178-189 (2010).
  2. Franks, N. P., Dickinson, R., de Sousa, S. L., Hall, A. C., Lieb, W. R. How does xenon produce anaesthesia?. Nature. 396 (6709), 324 (1998).
  3. Jevtović-Todorović, V., Todorović, S. M., Mennerick, S., Powell, S., Dikranian, K., Benshoff, N., Zorumski, C. F., Olney, J. W. Nitrous oxide (laughing gas) is an NMDA antagonist, neuroprotectant and neurotoxin. Nat Med. 4 (4), 460-463 (1998).
  4. Alkire, M. T., Hudetz, A. G., Tononi, G. Consciousness and Anesthesia. NIH Public Access. 322 (5903), 876-880 (2009).
  5. Fiset, P., et al. Brain Mechanisms of Propofol-Induced Loss of Consciousness in Humans: a Positron Emission Tomographic Study. The J Neurosci. 19 (13), 5506-5513 (1999).
  6. Schlünzen, L., et al. Effects of subanaesthetic and anaesthetic doses of sevoflurane on regional cerebral blood flow in healthy volunteers. A positron emission tomographic study. Acta Anaesthesiologica Scandinavica. 48 (10), 1268-1276 (2004).
  7. Alkire, M. T., et al. Cerebral Metabolism during Propofol Anesthesia in Humans Studied with Positron Emission Tomography. Anesthesiology. 82, 393-403 (1995).
  8. Alkire, M. T., Haier, R. J., Shah, N. K., Anderson, C. T. Positron Emission Tomography Study of Regional Cerebral Metabolism in Humans during Isoflurane Anesthesia. Anesthesiology. 86, 549-557 (1997).
  9. Alkire, M. T., et al. Functional Brain Imaging during Anesthesia in Humans. Effects of Halothane on Global and Regional Cerebral Glucose Metabolism. Anesthesiology. 90, 701-709 (1999).
  10. Kaike, K. K., et al. Effects of surgical levels of propofol and sevoflurane anesthesia on cerebral blood flow in healthy subjects studied with positron emission tomography. Anesthesiology. 6, 1358-1370 (2002).
  11. Prielipp, R. C., et al. Dexmedetomidine-induced sedation in volunteers decreases regional and global cerebral blood flow. Anesthesia and analgesia. 95 (4), 1052-1059 (2002).
  12. Mukamel, E. A., et al. A transition in brain state during propofol-induced unconsciousness. J Neurosci. 34 (3), 839-845 (2014).
  13. Boveroux, P., Vanhaudenhuyse, A., Phillips, C. Breakdown of within- and between-network Resting State during Propofol-induced Loss of Consciousness. Anesthesiology. 113 (5), 1038-1053 (2010).
  14. Pelligrino, D. A., Miletich, D. J., Hoffman, W. E., Albrecht, R. F. Nitrous oxide markedly increases cerebral cortical metabolic rate and blood flow in the goat. Anesthesiology. 60 (5), 405-412 (1984).
  15. Hansen, T. D., Warner, D. S., Todd, M. M., Vust, L. J. The role of cerebral metabolism in determining the local cerebral blood flow effects of volatile anesthetics: evidence for persistent flow-metabolism coupling. J Cereb Blood Flow Metab. 9, 323-328 (1989).
  16. Roald, O. K., Forsman, M., Heier, M. S., Steen, P. A. Cerebral effects of nitrous oxide when added to low and high concentrations of isoflurane in the dog. Anesth Analg. 72 (1), 75-79 (1991).
  17. Algotsson, L., Messeter, K., Rosén, I., Holmin, T. Effects of nitrous oxide on cerebral haemodynamics and metabolism during isoflurane anaesthesia in man. Acta Anaesthesiol Scand. 36 (1), 46-52 (1992).
  18. Field, L. M., Dorrance, D. E., Krzeminska, E. K., Barsoum, L. Z. Effect of nitrous oxide on cerebral blood flow in normal humans. Br J Anaesth. 70 (2), 154-159 (1993).
  19. Matta, B. F., Lam, A. M. Nitrous oxide increases cerebral blood flow velocity during pharmacologically induced EEG silence in humans. J Neurosurg Anesthesiol. 7 (2), 89-93 (1995).
  20. Langsjo, J. W., et al. Effects of subanesthetic doses of ketamine on regional cerebral blood flow, oxygen consumption, and blood volume in humans. Anesthesiology. 99 (3), 614-623 (2003).
  21. Reinstrup, P., et al. Regional cerebral metabolic rate (positron emission tomography) during inhalation of nitrous oxide 50% in humans. Br J Anaesth. 100 (1), 66-71 (2008).
  22. Rex, S., et al. Positron emission tomography study of regional cerebral blood flow and flow-metabolism coupling during general anaesthesia with xenon in humans. Br J Anaesth. 100 (5), 667-675 (2008).
  23. Laitio, R. M., et al. Effects of xenon anesthesia on cerebral blood flow in humans. Anesthesiology. 106 (6), 1128-1133 (2007).
  24. Laitio, R. M., et al. The effects of xenon anesthesia on the relationship between cerebral glucose metabolism and blood flow in healthy subjects: A positron emission tomography study. Anesthesia and Analgesia. 108 (2), 593-600 (2009).
  25. Yamamura, T., Fukuda, M., Takeya, H., Goto, Y., Furukawa, K. Fast oscillatory EEG activity induced by analgesic concentrations of nitrous oxide in man. Anesth Analg. 60 (5), 283-288 (1981).
  26. Rampil, I. J., Kim, J. S., Lenhardt, R., Negishi, C., DI, S. Bispectral EEG index during nitrous oxide administration. Anesthesiology. 89 (3), 671-677 (1998).
  27. Maksimow, A., et al. Increase in high frequency EEG activity explains the poor performance of EEG spectral entropy monitor during S-ketamine anesthesia. Clinical Neurophysiology. 117 (8), 1660-1668 (2006).
  28. Foster, B. L., Liley, D. T. J. Effects of nitrous oxide sedation on resting electroencephalogram topography. Clinical Neurophysiology. 124 (2), 417-423 (2013).
  29. Johnson, B. W., Sleigh, J. W., Kirk, I. J., Williams, M. L. High-density EEG mapping during general anaesthesia with Xenon and propofol: A pilot study. Anaesthesia and Intensive Care. 31 (2), 155-163 (2003).
  30. Foster, B. L., Bojak, I., Liley, D. T. J. Population based models of cortical drug response: Insights from anaesthesia. Cognitive Neurodynamics. 2 (4), 283-296 (2008).
  31. Kuhlmann, L., Liley, D. T. J. Assessing nitrous oxide effect using electroencephalographically-based depth of anesthesia measures cortical state and cortical input. J Clin Monit Comput. , (2017).
  32. Goto, T., et al. Bispectral analysis of the electroencephalogram does not predict responsiveness to verbal command in patients emerging from xenon anaesthesia. Br J Anaesth. 85 (3), 359-363 (2000).
  33. Laitio, R. M., Kaskinoro, K., Maksimow, A., Kangas, K., Scheinin, H. Electroencephalogram during Single-agent Xenon. Anesthesiology. 18 (1), 63-70 (2008).
  34. Hartmann, A., Dettmers, C., Schuier, F. J., Wassmann, H. D., Schumacher, H. W. Effect of stable xenon on regional cerebral blood flow and the electroencephalogram in normal volunteers. Stroke. 22 (2), 182-189 (1991).
  35. Lee, U., Müller, M., Noh, G. J., Choi, B., Mashour, G. a Dissociable network properties of anesthetic state transitions. Anesthesiology. 114 (4), 872-881 (2011).
  36. Ku, S. W., Lee, U., Noh, G. J., Jun, I. G., Mashour, G. A. Preferential inhibition of frontal-to-parietal feedback connectivity is a neurophysiologic correlate of general anesthesia in surgical patients. PLoS ONE. 6 (10), 1-9 (2011).
  37. Kuhlmann, L., Foster, B. L., Liley, D. T. J. Modulation of Functional EEG Networks by the NMDA Antagonist Nitrous Oxide. PLoS ONE. 8 (2), (2013).
  38. Greicius, M. D., et al. Persistent default-mode network connectivity during light sedation. Human Brain Mapping. 29 (7), 839-847 (2008).
  39. Deshpande, G., Sathian, K., Hu, X. Assessing and compensating for zero-lag correlation effects in time-lagged granger causality analysis of fMRI. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 57 (6), 1446-1456 (2010).
  40. Schrouff, J., et al. Brain functional integration decreases during propofol-induced loss of consciousness. NeuroImage. 57 (1), 198-205 (2011).
  41. Langsjo, J. W., et al. Returning from Oblivion: Imaging the Neural Core of Consciousness. J Neurosci. 32 (14), 4935-4943 (2012).
  42. Mukamel, E. A., Wong, K. F., Prerau, M. J., Brown, E. N., Purdon, P. L. Phase-based measures of cross-frequency coupling in brain electrical dynamics under general anesthesia. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, EMBS. 6454, 1981-1984 (2011).
  43. Logothetis, N. K. What we can do and what we cannot do with fMRI. Nature Reviews Neuroscience. 453 (June), 869-878 (2008).
  44. Nunez, P. L., Srinivasan, R. . Electric fields of the brain: the neurophysics of EEG. , (2006).
  45. Hämäläinen, M. S., Hari, R., Ilmoniemi, R. J., Knuutila, J., Lounasmaa, O. V. Magnetoencephalography – theory, instrumentation, and applications to noninvasivee studies of the working human brain. Rev Modern Physics. 65 (2), 413-505 (1993).
  46. Nunez, P. L., Srinivasan, R. A theoretical basis for standing and traveling brain waves measured with human EEG with implications for an integrated consciousness. Clinical Neurophysiology. 117 (11), 2424-2435 (2006).
  47. Kayser, J., Tenke, C. E. In search of the Rosetta Stone for scalp EEG: Converging on reference-free techniques. Clinical Neurophysiology. 121 (12), 1973-1975 (2010).
  48. Barkley, G. L., Baumgartner, C. MEG and EEG in epilepsy. J Clin Neurophysiol. 20 (3), 163-178 (2003).
  49. Parra, L. C., Bikson, M. Model of the effect of extracellular fields on spike time coherence. . , 4584-4587 (2004).
  50. Liu, A. K., Dale, A. M., Belliveau, J. W. Monte Carlo simulation studies of EEG and MEG localization accuracy. Human Brain Mapping. 16 (1), 47-62 (2002).
  51. Cullen, S. C., Eger, E. I., Cullen, B. F., Gregory, P. Observations on the anesthetic effect of the combination of xenon and halothane. Anesthesiology. 31 (4), 305-309 (1969).
  52. Hornbein, T. F., et al. The minimum alveolar concentration of nitrous oxide in man. Anesth Analg. 61 (7), 553-556 (1982).
  53. Fahlenkamp, A. V., et al. Evaluation of bispectral index and auditory evoked potentials for hypnotic depth monitoring during balanced xenon anaesthesia compared with sevoflurane. Br J Anaesth. 105 (3), 334-341 (2010).
  54. Stoppe, C., et al. AepEX monitor for the measurement of hypnotic depth in patients undergoing balanced xenon anaesthesia. Br J Anaesth. 108 (1), 80-88 (2012).
  55. Huang, M. X., et al. Commonalities and Differences among Vectorized Beamformers in Electromagnetic Source Imaging. Brain Topography. 16 (3), 139-158 (2004).
  56. Bastos, A. M., Schoffelen, J. M. A Tutorial Review of Functional Connectivity Analysis Methods and Their Interpretational Pitfalls. Frontiers in systems neuroscience. 9 (January), 175 (2015).
  57. Bazanova, O. M., Nikolenko, E. D., Barry, R. J. Reactivity of alpha rhythms to eyes opening (the Berger effect) during menstrual cycle phases. International Journal of Psychophysiology. , 0 (2017).
  58. Schaefer, M. S., et al. Predictors for postoperative nausea and vomiting after xenon-based anaesthesia. Br J Anaesth. 115 (1), 61-67 (2015).
  59. Gan, T. J., et al. Consensus guidelines for the management of postoperative nausea and vomiting. Anesthesia and Analgesia. 118 (1), 85-113 (2014).
  60. De Vasconcellos, K., Sneyd, J. R. Nitrous oxide: Are we still in equipoise? A qualitative review of current controversies. Br J Anaesth. 111 (6), 877-885 (2013).
  61. Sanders, R. D., Ma, D., Maze, M. Xenon: Elemental anaesthesia in clinical practice. British Medical Bulletin. 71, 115-135 (2004).
  62. da Silva, R. M. Syncope: Epidemiology, etiology, and prognosis. Frontiers in Physiology. 5 (DEC), 8-11 (2014).
  63. Dittrich, A., Lamparter, D., Maurer, M. 5D-ASC: Questionnaire for the assessment of altered states of consciousness. A short introduction. , (2010).
  64. Studerus, E., Gamma, A., Vollenweider, F. X. Psychometric evaluation of the altered states of consciousness rating scale (OAV). PLoS ONE. 5 (8), (2010).
  65. Oostenveld, R., Fries, P., Maris, E., Schoffelen, J. M. FieldTrip: Open source software for advanced analysis of MEG, EEG, and invasive electrophysiological data. Computational Intelligence and Neuroscience. 2011, (2011).
  66. Stolk, A., Todorovic, A., Schoffelen, J. M., Oostenveld, R. Online and offline tools for head movement compensation in MEG. NeuroImage. 68, 39-48 (2013).
  67. Cimenser, A., et al. Tracking brain states under general anesthesia by using global coherence analysis. Proc Natl Acad Sci. 108 (21), 8832-8837 (2011).
  68. Hall, S. D., et al. GABA(A) alpha-1 subunit mediated desynchronization of elevated low frequency oscillations alleviates specific dysfunction in stroke – A case report. Clinical Neurophysiology. 121 (4), 549-555 (2010).
  69. Hall, S. D., et al. The role of GABAergic modulation in motor function related neuronal network activity. NeuroImage. 56 (3), 1506-1510 (2011).
  70. Cornwell, B. R., et al. Synaptic potentiation is critical for rapid antidepressant response to ketamine in treatment-resistant major depression. Biological Psychiatry. 72, 555-561 (2012).
  71. Saxena, N., et al. Enhanced Stimulus-Induced Gamma Activity in Humans during Propofol-Induced Sedation. PLoS ONE. 8 (3), 1-7 (2013).
  72. Quaedflieg, C. W. E. M., Munte, S., Kalso, E., Sambeth, A. Effects of remifentanil on processing of auditory stimuli: A combined MEG/EEG study. J Psychopharmacol. 28 (1), 39-48 (2014).
  73. Muthukumaraswamy, S. D., Shaw, A. D., Jackson, L. E., Hall, J., Moran, R., Saxena, N. Evidence that Subanesthetic Doses of Ketamine Cause Sustained Disruptions of NMDA and AMPA-Mediated Frontoparietal Connectivity in Humans. J Neurosci. 35 (33), 11694-11706 (2015).
  74. Bruhn, J., Myles, P. S., Sneyd, R., Struys, M. M. R. F. Depth of anaesthesia monitoring: What’s available, what’s validated and what’s next?. Br J Anaesth. 97 (1), 85-94 (2006).
  75. Punjasawadwong, Y., Phongchiewboon, A., Bunchungmongkol, N. Bispectral index for improving anaesthetic delivery and postoperative recovery (Review) Bispectral index for improving anaesthetic delivery and postoperative recovery. Cochrane Library. 10, 10-12 (2010).
  76. Taulu, S., Kajola, M., Simola, J. Suppression of interference and artifacts by the Signal Space Separation Method. Brain Topography. 16 (4), 269-275 (2004).
  77. Purdon, P. L., et al. Electroencephalogram signatures of loss and recovery of consciousness from propofol. Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (12), 1142-1151 (2013).
  78. Mhuircheartaigh, R. N., et al. Cortical and Subcortical Connectivity Changes during Decreasing Levels of Consciousness in Humans: A Functional Magnetic Resonance Imaging Study using Propofol. J Neurosci. 30 (27), 9095-9102 (2010).
  79. Pandit, J. J., et al. 5th National Audit Project (NAP5) on accidental awareness during general anaesthesia: summary of main findings and risk factors. Br J Anaesth. 113 (4), 549-559 (2014).
  80. Lakhan, S. E., Caro, M., Hadzimichalis, N. NMDA Receptor Activity in Neuropsychiatric Disorders. Frontiers in Psychiatry. 4 (Junne), 52 (2013).

Tags

AIEEGXenonNitrous OxideAnesthesiaBrain ActivityHealthy VolunteersRepeated MeasuresCrossover DesignMagnetically Shielded RoomEEG AmplifierFiber Optic CouplingVideo MonitoringParticipant EligibilityHigh-Density EEG CapHead Position Indicator CoilsBiopotential ElectrodesElectrooculogram
check_url/kr/56881?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Pelentritou, A., Kuhlmann, L., Cormack, J., Woods, W., Sleigh, J., Liley, D. Recording Brain Electromagnetic Activity During the Administration of the Gaseous Anesthetic Agents Xenon and Nitrous Oxide in Healthy Volunteers. J. Vis. Exp. (131), e56881, doi:10.3791/56881 (2018).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image