Un nuevo estudio del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y el Hospital General de Massachusetts (MGH) revela, por primera vez, qué sucede dentro del cerebro cuando los pacientes pierden la consciencia durante la anestesia.

Al monitorizar la actividad cerebral mientras se les administraba a los pacientes un anestésico común, los investigadores pudieron identificar un patrón distintivo que marcaba la pérdida de consciencia. Este patrón, caracterizado por una oscilación muy lenta, corresponde a una ruptura de la comunicación entre diferentes regiones cerebrales, cada una de las cuales experimenta breves ráfagas de actividad interrumpidas por silencios más prolongados.

“Dentro de una pequeña área, las cosas pueden parecer bastante normales, pero debido a este silenciamiento periódico, la actividad se interrumpe cada poco ciento de milisegundos, y eso impide cualquier comunicación”, explica Laura Lewis, estudiante de posgrado del Departamento de Ciencias Cerebrales y Cognitivas (BCS) del MIT y una de las autoras principales de un artículo que describe los hallazgos, publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Este patrón podría ayudar a los anestesiólogos a controlar mejor a los pacientes mientras reciben anestesia, previniendo casos poco frecuentes en los que los pacientes se despiertan durante la cirugía o dejan de respirar después de dosis excesivas de medicamentos anestésicos.

“Por fin contamos con una señal fisiológica objetiva para medir cuándo una persona está inconsciente bajo anestesia”, señala Patrick Purdon, instructor de anestesia en el MGH y la Facultad de Medicina de Harvard, y autor principal del artículo. “Ahora los médicos sabrán qué buscar en el electroencefalograma (EEG) al administrar anestesia a un paciente”.

Otros autores del MIT que participaron en el artículo publicado en PNAS son la coautora principal Veronica Weiner, estudiante de posgrado en BCS, y Emery N. Brown, profesor de Ciencias cerebrales y cognitivas, y Ciencias y tecnología de la salud en el MIT, y anestesiólogo en el MGH.

Ruptura de la comunicación

Para este estudio, los investigadores se centraron en el propofol, uno de los fármacos anestésicos más utilizados. El propofol activa receptores encontrados en las neuronas que probablemente disminuyen su actividad, pero se desconocen sus efectos precisos en el cerebro.

Los investigadores estudiaron a pacientes epilépticos a quienes se les implantaron electrodos en el cerebro para controlar sus convulsiones, y estaban siendo sometidos a una cirugía para retirarlos.

La pérdida de consciencia se produjo dentro de los 40 segundos posteriores a la administración de propofol, y se definió como el momento en que los pacientes dejaron de responder a los sonidos que se reproducían cada cuatro segundos.

Utilizando dos electrodos de diferente tamaño, los investigadores pudieron obtener dos registros diferentes de la actividad cerebral. Los electrodos más grandes, ligeramente mayores que una moneda de un centavo, estaban espaciados aproximadamente a un centímetro y registraron el electroencefalograma general, o patrón de ondas cerebrales.

Electrodos más pequeños, dispuestos en una matriz de solo cuatro milímetros de ancho, registraron la actividad de neuronas individuales, lo que supuso la primera vez que alguien consigue registrar neuronas individuales en pacientes humanos mientras perdían la consciencia. Se implantaron entre 50 y 100 electrodos en cada paciente, agrupados en diferentes regiones.

A partir de los electrodos grandes, los investigadores observaron que un par de segundos después de perder el conocimiento, el EEG cerebral adoptó abruptamente un patrón de oscilación de baja frecuencia, de aproximadamente un ciclo por segundo. Al mismo tiempo, los electrodos que registraban la actividad de neuronas individuales revelaron que, dentro de regiones cerebrales localizadas, las neuronas se activaban durante unos cientos de milisegundos y luego se apagaban durante otros cientos de milisegundos. Este parpadeo de la actividad generaba la lenta oscilación observada en el EEG.

“Cuando un área estaba activa, era probable que otra área del cerebro con la que intentaba comunicarse no lo estuviera. Incluso cuando las neuronas estaban activas, no podían enviar información a otras regiones cerebrales”, apunta Lewis.

Michael S. Avidan, profesor de anestesiología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington, dice que los hallazgos son interesantes porque ofrecen evidencia neurobiológica para una de las teorías sobre cómo el cerebro genera la consciencia. Esta teoría, conocida como “teoría de la integración de la información”, sugiere que las redes cerebrales a gran escala integran muchos tipos de información sensorial para generar nuestra experiencia general del mundo.

Cuando se pierde la consciencia, “puede que todavía llegue información al cerebro, pero esta permanece localizada y no se integra en una imagen coherente”, declaró Avidan, quien no formó parte del equipo de investigación.

Anteriormente se había sugerido que el fallo en la integración de la información era un posible mecanismo para la pérdida de consciencia, pero nadie sabía con certeza cómo podría ocurrir. “Este hallazgo reduce considerablemente las posibilidades”, comenta Brown. “De hecho, limita de forma fundamental cuáles podrían ser los mecanismos”.

Un delicado equilibrio

Los pacientes que reciben muy poca anestesia, corren el riesgo de despertarse en medio de la cirugía, mientras que demasiado medicamento puede causar problemas respiratorios e incluso provocar un paro respiratorio. Los anestesiólogos deben administrar la dosis precisa de fármacos para mantener a los pacientes en el estado adecuado.

Actualmente, los anestesiólogos monitorean la anestesia mediante registros que calculan un índice a partir del EEG. Ese índice oscurece la fisiología que se puede observar directamente en las ondas lentas.

“Este estudio demuestra que se debe analizar el EEG en bruto para observar e interpretar las oscilaciones. Si se hace esto, se dispone de un método fisiológicamente vinculado para saber cuándo una persona está inconsciente”, remarca Brown. “Podemos aplicar esto en el quirófano hoy mismo y brindar una mejor atención al paciente”.

El equipo ahora planea estudiar qué sucede con la actividad cerebral al recuperarse la consciencia. También han comenzado estudios con otros anestésicos para determinar si producen la misma oscilación lenta.

Hay muchos otros fármacos —basados en estudios de EEG— que parecen producir oscilaciones lentas. Pero hay otros medicamentos que muestran un efecto totalmente distinto”, asevera Purdon.

La investigación fue financiada por el Premio al Nuevo Innovador del Director de los Institutos Nacionales de Salud (NIH), el Premio Pionero del Director de los NIH, una beca de la Fundación Canadiense de Investigación, y el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares.

Fuente: un artículo de Anne Trafton publicado en el portal news.mit.edu

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