Nukutus ei sammuta tajuntaa kokonaan
Nukutuksen eli yleisanestesian aikaisesta aivojen toiminnasta on saatu uutta mielenkiintoista tietoa. Turun yliopiston ja Varsinais-Suomen sairaanhoitopiirin tutkijat nukuttivat terveitä vapaaehtoisia koehenkilöitä eri nukutusaineilla ja rekisteröivät aivojen sähköisessä toiminnassa tapahtuvia muutoksia reagointikyvyn menetyksen ja palautumisen yhteydessä. Ainutlaatuisen koeasetelman avulla tutkijat havaitsivat, että muutokset aivosähkökäyrässä johtuvat paitsi tajunnan muutoksesta itsestään, myös lääkeaineiden epäspesifisistä vaikutuksista. Lähes kaikki koehenkilöt muistivat nähneensä unia reagoimattomuuden aikana. Lisäksi aivot yllättäen prosessoivat sanoja, vaikka varsinaisia muistijälkiä ei näistä koehenkilöille jäänyt.
Turun yliopiston tiedote 3.7.2018
Kun ihmiselle annetaan nukutusainetta, hän näyttää menettävän tajuntansa – tai ainakin hän lakkaa reagoimasta ympäristöönsä. Mutta sammuuko ihmisen tajunta nukutuksessa kokonaan, vai jatkaako se olemassaoloaan jossakin muuttuneessa tilassa aivojen sisällä? Tätä kysymystä on selvittänyt Turun yliopiston ja Varsinais-Suomen sairaanhoitopiirin yhteishanke Tietoinen mieli, jossa tutkitaan ihmisen tietoisuuden hermostollista perustaa. Tutkimuksessa nukutuslääkkeiden aiheuttamia muutoksia seurattiin aivosähkökäyrän (EEG) ja positroniemissiotomografian (PET) avulla.
Hanke on farmakologian dosentti ja anestesialääkäri Harry Scheininin nukutusaineitten aivomekanismeja tutkivan ryhmän ja psykologian professori Antti Revonsuon tajuntaa ja aivoja filosofisesti ja psykologisesti tutkivan ryhmän yhteinen. Hankkeen uusimmat tutkimustulokset on raportoitu neljänä eri julkaisuna kahden johtavan anestesiologian alan kansainvälisen tiedelehden heinäkuun numeroissa. Tutkimusten päärahoittajia ovat Suomen Akatemia sekä Jane ja Aatos Erkon säätiö.
Nukutuksessa aivot prosessoivat sanoja ja näkevät unia
Tutkimuksen ensimmäisessä osassa terveet vapaaehtoiset koehenkilöt nukutettiin joko deksmedetomidiinilla tai propofolilla. Lääkkeet annosteltiin tietokoneohjatusti ja yksilöllisesti siten, että koehenkilöt juuri ja juuri menettivät reagointikykynsä. Tämä mahdollisti koehenkilöiden herättämisen kevyellä ravistelulla tai kovalla äänellä ilman muutosta lääkkeen annostelussa. Välittömästi heräämisen jälkeen koehenkilöiltä kysyttiin, olivatko he kokeneet jotakin nukutuksen aikana.
– Lähes kaikki koehenkilöt kertoivat kokeneensa unenomaisia tapahtumia, jotka joskus sekoittuivat todellisuuteen, Revonsuo kertoo.
Koehenkilöille soitettiin nukutuksen aikana suomenkielisiä lauseita, joista puolet päättyi odotetusti ja puolet johonkin yllättävään sanaan, kuten "Yötaivas oli täynnä tuikkivia tomaatteja". Yllättävä sana aiheuttaa normaalisti hereillä ollessa aivosähkökäyrään vasteen, joka heijastaa lauseen ja sanan merkityksen käsittelyä aivoissa. Tutkimuksessa testattiin, kuulevatko ja ymmärtävätkö aivot sanoja tai kokonaisia lauseita nukutuksen aikana.
– Aivosähkövasteet osoittivat, että aivot eivät nukutuksessa kykene erottamaan, mitkä lauseet ovat järkeviä ja mitkä omituisia. Deksmedetomidiinia käytettäessä myös odotetut sanat aiheuttivat suuren vasteen, eli aivot yrittivät tulkita sanojen merkitystä. Nukutuksesta herättyään koehenkilöt eivät kuitenkaan muistaneet kuulemiaan lauseita kumpaakaan lääkettä käytettäessä, kertoo tutkimuksessa mukana ollut senioritutkija dosentti Katja Valli.
Koehenkilöille esitettiin myös epämiellyttäviä ääniä nukutuksen aikana. Heräämisen jälkeen ääniä soitettiin uudelleen, ja yllättäen koehenkilöt reagoivat nopeammin näihin ääniin kuin uusiin, aiemmin esittämättömiin ääniin. Deksmedetomidiinia saaneet koehenkilöt myös tunnistivat esitettyjä ääniä paremmin kuin sattumalta, vaikka eivät spontaanisti niitä muistaneetkaan.
– Eli aivot voivat prosessoida ääniä ja sanoja, vaikka koehenkilöille ei jäänyt niistä varsinaisia muistijälkiä. Vastoin yleistä käsitystä nukutus ei siis välttämättä edellytä tietoisuuden täydellistä häviämistä, vaan ympäristöstä irti kytkeytyminen riittää, Scheinin tulkitsee.
Koeasetelma mahdollisti tietoisuuden ja lääkkeiden vaikutuksen erottamisen
Havaitut EEG-muutokset olivat pääosin aikaisempien tutkimusten mukaisia. Tässä tutkimuksessa käytettiin kuitenkin samaa lääkepitoisuutta unessa ja hereillä, minkä ansiosta tutkijat pystyivät erottamaan tietoisuuteen liittyvät vaikutukset lääkkeiden muista mahdollisista suorista ja epäsuorista vaikutuksista. Muun muassa näiden vaikutusten sekoittumisen takia luotettava tajunnantason arviointi leikkauksen aikana on edelleen suuri haaste.
Hankkeessa tutkittiin myös neljän eri nukutuslääkkeen vaikutuksia aivojen alueelliseen sokerinkulutukseen PET-menetelmällä. Tulokset hälvensivät huolta Suomessa kehitetyn deksmedetomidiinin mahdollisista epäedullisista vaikutuksista aivojen aineenvaihduntaan. Jatkossa hankkeessa on tarkoitus analysoida tarkemmin aivojen verenvirtaus ja sokerinkulutusmuutosten yhteyttä tajunnantilan muutoksiin.
Tajunta on nukutuksessa unen kaltaisessa tilassa
Kaiken kaikkiaan tulokset viittaavat siihen, että tajunta ei välttämättä sammu täysin nukutuksessa, vaikka ihminen ei enää reagoikaan ympäristöönsä. Tajunnassa saattaa silti edelleen liikkua unenomaisia tapahtumia ja ajatuksia. Aivot saattavat edelleen kuulla puhetta ja yrittää ymmärtää sanoja, mutta ihminen ei ymmärrä tai muista niitä tietoisesti, eivätkä aivot kykene rakentamaan niistä kokonaisia lauseita.
– Nukutusaineiden luoma muuttunut tajunnantila saattaakin olla hieman samankaltainen kuin luonnollisen unen aikana. Myös silloin esiintyy unennäköä ja aivot tiedostamattomalla tasolla edelleen tarkkailevat ympäristön tapahtumia ja ärsykkeitä, Revonsuo tiivistää.
– Nukutus saattaakin muistuttaa enemmän normaalia unta kuin olemme aikaisemmin ehkä ajatelleet, lisää Scheinin.
Tutkimusartikkelit on julkaistu yhdysvaltalaisen Anesthesiologylehden ja brittiläisen British Journal of Anaesthesia -lehden heinäkuun numeroissa. Lehdet ovat artikkeleiden viittausten määrän perusteella anestesiologian alan parhaimmat maailmassa. Kaikki artikkelit ovat open access -julkaisuja ja vapaasti ladattavissa.
>> Differentiating drug-related and staterelated effects of dexmedetomidine and propofol on the electroencephalogram
>> Artikkeliin liittyvä päätoimittajan podcast
>> Lehden infograafi havainnon merkityksestä
>> Dreaming and awareness during dexmedetomidine- and propofol-induced unresponsiveness
>> Artikkeliin liittyvä pääkirjoitus (ei open access)
>> Spoken words are processed during dexmedetomidineinduced unresponsiveness
>> Comparative effects of dexmedetomidine, propofol, sevoflurane, and S-ketamine on regional cerebral glucose metabolism in humans: a positron emission tomography study
Lisätietoja: dosentti Harry Scheinin, p. 0400 825 599, harry.scheinin@utu.fi