Name: recording brain electromagnetic activity during the administration of the gaseous anesthetic agents xenon and nitrous oxide in healthy volunteers
Uploaded: 2018-01-13T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Recording Brain Electromagnetic Activity During the Administration of the Gaseous Anesthetic Agents Xenon and Nitrous Oxide in Healthy Volunteers at JoVE.com

الكتاب يود أن يشكر "والد أبوي" كاميرون برادلي وراشيل أن Batty وجوانا ستيفنز لقيمة المساعدة التقنية مع ميج جمع البيانات. بالإضافة إلى ذلك تمتد شكرا للدكتور ستيفن Mcguigan للدعم كما تخدير ثانية. وقدمت باباس بايج الرقابة ممرض مخدر لا تقدر بثمن. حجر ماركوس تكرم عرضت له الوقت والخبرة في تحرير وتصوير البروتوكول. وقدم الدكتور سوريش موثوكوماراسوامي مشورة محددة بشأن تحليل البيانات وتفسير النتائج. أخيرا، غوت Jarrod أسهم كثير من إثارة نقاش وساعد في تنفيذ عدد من التجارب الرائدة وكان مركزي في تصميم قوس الرأس رغوة.
وأيد هذا البحث منحة تعاونية ماكدونيل س. جيمس 220020419 # "إعادة بناء الوعي" منحت مشهور جورج ومايكل افيدان، ماكس كيلز وديفيد ليلى.

الدراسة بعنوان "آثار استنشاق Xe ون2س في نشاط المخ تسجيلها باستخدام التخطيط الدماغي وميج" تمت الموافقة (موافقة عدد: 260/12) بمستشفى الفريد ولجنة الأخلاقيات في "جامعة سوينبرن للتكنولوجيا" وأوفت بالمتطلبات الوطنية بيان بشأن قواعد السلوك الأخلاقية في البحوث البشرية (2007).
1-عدد ا...

وحددت هذه الورقة بروتوكول شامل لتسجيل متزامنة ميج والتخطيط الدماغي أثناء تسليم غاز مخدر مع ن2س و Xe. هذا بروتوكول سوف تكون ذات قيمة لدراسة يرتبط العصبية الكهرومغناطيسية المستحثة بمخدر تخفيضات في وعيه. ومن المتوقع أيضا البروتوكول التعميم لتوصيل الغازات الأخرى مخدر مثل سيفوفلوراني أو...

وهناك توافق جيد بين أدلة العصبية ما قبل السريرية والسريرية تشير إلى أن ظاهرة الوعي البشري يتوقف على سلامة الدوائر العصبية صريحة. ملاحظة أن هذه الدوائر تتأثر بشكل منهجي والنسب في اللاوعي قد أثبت الحاجة إلى تقنيات نيورويماجينج استخدامها أثناء التخدير وتمكين 'التنقل' البحث عن يرتبط العصبية من الوعي. مع الاستثناء المحتمل للنوم، التخدير ويمثل الطريقة الوحيدة التي يمكن للمرء، بطريقة الخاضعة للرقابة، وعكسها واستنساخه والتشويش، وهكذا تشريح، والآليات التي تخدم دون وعيه، لا سيما على صعيد العيانية ديناميات المخ العالمية. سريرياً، يمكن تعريفها بأنها حالة من التنويم المغناطيسي/فقدان الوعي، والجمود، والتسكين التخدير العام ولا تزال واحدة من الأكثر وفرة من التدخلات الطبية المستخدمة والأكثر أماناً. وعلى الرغم من وضوح وكفاءة في النتيجة النهائية، لا يزال هناك كبيرة من عدم اليقين فيما يتعلق بآليات عمل لأنواع مختلفة من العوامل التي تؤدي إلى فقدان الوعي المستحث مخدر1.
المسكنات يمكن تقسيمها إلى عوامل الوريدي لا سيما بروبوفول والباربيتورات، أو وكلاء متقلبة/الغازية مثل سيفوفلوراني، إيسوفلوراني، زينون (Xe) وأكسيد النيتروز (ن2س). وقد علم الصيدلة التخدير راسخة مع أهداف الخلوية متعددة محددة على أنها مرتبطة بعمل مخدر. درس معظم وكلاء لقانون التاريخ أساسا عن طريق أجونيسم نشاط مستقبلات وساطة γ-Amino-Butyric-Acid-(GABA). وفي المقابل، الكيتامين وكلاء فصامي، يعتقد Xe ون2س بذل آثارها بشكل أساسي استهداف N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA) جلوتاماتيرجيك مستقبلات2،3. أهداف صيدلانية هامة أخرى تشمل قنوات البوتاسيوم، مستقبلات أستيل مستقبلات الغلوتامات بقايا، امبا وكينيت، بيد أن مدى مساهمتها في عمل مخدر لا يزال بعيد المنال (للاطلاع انظر استعراض شامل 4).
مدى التغير في إليه العمل والآثار الفسيولوجية والعصبية الملاحظة لأنواع مختلفة من وكلاء، يجعل من الصعب استخلاص استنتاجات عامة بشأن تأثيرها على معالجة واعية. فقدان الوعي (خط التماس) الناجم عن عوامل جابايرجيك عادة ما تتسم بتغيير عالمي في نشاط الدماغ. وهذا واضح في ظهور دلتا عالية السعة، والتردد المنخفض (δ، 0.5-4 هرتز) الأمواج والحد من الترددات العالية، النشاط غاما (γ، 35-45 هرتز) في للالكهربائي (EEG)، مماثلة لموجة بطيئة النوم5،6 ، وكذلك التخفيضات على نطاق واسع في الدم الدماغي تدفق والجلوكوز الأيض5،6،،من78،9،10،11،12 . بوفيروكس وآخرون. 13 إضافة إلى هذه الملاحظات التي تدل على تحقيق انخفاض كبير في استراحة اتصال الدولة الوظيفية تحت التخدير بروبوفول باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي). وفي المقابل، تعطي المسكنات فصامي أقل واضحة الشخصية تأثيرات على نشاط الدماغ. وفي بعض الحالات، أنها ترتبط مع الزيادات في الدم الدماغي تدفق والجلوكوز الأيض14،15،16،17،،من1819، 20،21 بينما الدراسات التي ريكس والزملاء22 ولايتيو والزملاء23،24 تبحث في آثار Xe قدمت أدلة على حد سواء زاد والدماغ النشاط. يتبين من مخالفات مماثلة في آثار على التخطيط الدماغي إشارات25،26،،من2728. جونسون وآخرون. 29 أظهرت زيادة في إجمالي طاقة دلتا نطاقات التردد المنخفض وثيتا، وكذلك كما هو الحال في غاما الفرقة التردد العالي في كثافة عالية دراسة التخطيط الدماغي للتخدير Xe حين أبديت ملاحظات معارضة لن2س في الدلتا، ثيتا و تردد ألفا العصابات30،31 Xe في ترددات أعلى32. يمكن ملاحظة هذه التقلبات في آثار Xe على نشاط فروة الرأس الكهربائية في ألفا ونطاقات التردد بيتا أيضا مع كل يزيد33 والتخفيضات34 يتم الإبلاغ عنها.
وعلى الرغم من التناقضات المذكورة أعلاه، يبدأ الصورة لتصبح أكثر اتساقا عبر وكلاء عند محاولة واحدة للنظر في التعديلات في الربط الوظيفي بين مناطق الدماغ. بيد أن هذه التدابير كانت معظمها يقتصر على الطرائق التي بالضرورة تقديم تنازلات فيما يتعلق بالقرار المكاني أو الزماني. بينما الدراسات التي تستخدم في التخطيط الدماغي تكشف واضحة، وإلى حد ما يتسق، التغيرات في هيكل طوبولوجي الشبكات الفنية أثناء التخدير/التخدير مع بروبوفول35وسيفوفلوراني36 و2س ن37، على ما يبدو بيانات التخطيط الدماغي مستوى استشعار متباعدة على نطاق واسع على عدم كفاية القرار المكانية مجد تحديد وترسيم القمم الشبكات الفنية المقابلة. على العكس من ذلك، نجد دراسات استخدام القرار المكانية متفوقة الرنين المغناطيسي الوظيفي والتصوير المقطعي بالبوزيترون (PET)، التعديلات طوبولوجي مماثلة في الاتصال الفنية على نطاق واسع لأن التخطيط الدماغي13،38،39 ،40،41، ومع ذلك تمتلك الأزمنة غير كافية لتوصيف المرحلة-السعة اقتران في الفرقة (8-13 هرتز) التخطيط الدماغي ألفا وغيرها من الظواهر الديناميكية التي أخذت في الظهور كتوقيعات هامة من عمل مخدر12،42. وعلاوة على ذلك، لا تقيم هذه التدابير مباشرة النشاط العصبي الكهرومغناطيسي43.
ولذلك، من أجل مجد النهوض بفهم العمليات العيانية المرتبطة بعمل المسكنات، القيود المفروضة على التحقيقات التي سبق ذكرها تحتاج إلى معالجتها؛ تقتصر تغطية وكلاء مخدر والقرار الزمانية غير كافية من القياسات غير الغازية. وعلى هذا الأساس، مخطط الكتاب طريقة إلى أحدث السجلات في وقت واحد (MEG) ونشاط التخطيط الدماغي في المتطوعين صحية التي تم تطويرها لإدارة وكلاء مخدر فصامي الغازية، Xe و N2o.
ويستخدم في ميج كما هو أسلوب العصبية غير الغازية فقط خلاف EEG يحتوي على دقة الزمانية في النطاق ميلي ثانية. وقد EEG مشكلة الخلط بين المجالات الكهربائية بالجمجمة، الذي يعمل كعامل تصفية تمرير المنخفضة في النشاط الذي تم إنشاؤه كورتيكالي، بينما ميج حساس أقل بكثير لهذه المسألة ومسألة حجم التوصيل44. ويمكن القول بأن لديه ميج أعلى المكانية والمصدر دقة الترجمة من 45،EEG46. لا يسمح EEG تسجيل حقيقية خالية من مرجع37،47، لكن ميج. أيضا عادة تسجيل نظم ميج نشاط القشرية في كثير تردد طائفة أوسع من التخطيط الدماغي، بما في ذلك أشعة غاما عالية48(عادة 70-90 هرتز)، التي اقترحت أن تشارك في آثار منوم مخدر عوامل بما في ذلك Xe29 و N 2 O28. ويقدم ميج نشاط العصبية التي تكمل التي تنقلها التخطيط الدماغي، كنشاط التخطيط الدماغي تتصل بالتيارات الكهربائية خارج الخلية بينما ميج يعكس أساسا المجالات المغناطيسية التي تولدها التيارات داخل الخلايا46، 49-وعلاوة على ذلك، ميج حساس بشكل خاص للنشاط الكهربية عرضية للقشرة، بينما التخطيط الدماغي معظمها سجلات نشاط خارج الخلية شعاعي ل قشرة49. وهكذا الجمع بين البيانات MEG و EEG بمزايا فائقة المضافة50.
تم اختيار وكلاء فصامي الغازية Xe ون2س لمبدأ الأسباب التالية: فهي الرائحة (Xe) أو أساسا الرائحة (ن2س) ومما يمكن أن تستخدم بسهولة حضور شروط التحكم عندما يعملون في التركيزات السريرية الفرعية. وباﻹضافة إلى ذلك، فأيضا مناسبة للإدارة عن بعد والرصد في بيئة مختبر بسبب تأثيرات اكتئاب القلب والجهاز التنفسي ضعيفة على61. زينون وإلى أقل حد ن2س، تحتفظ بحد أدنى منخفض نسبيا-السنخية-تركيز-(MAC)-يقظة في تصبح فيها 50% مرضى لا تستجيب لأحد أوامر لفظية مع القيم من 32.6 6.1% ±51 و 63.3 +-7.1%52 على التوالي. ورغم Xe ون2س كلا يجري الخصوم مستقبلات NMDA، أنها تعدل التخطيط الدماغي بشكل مختلف--يظهر Xe يتصرفوا أكثر عامل جابايرجيك نموذجي عند مراقبة استخدام الفهرس بيسبيكترال33،53،54 (واحد من عدة النهج المستخدمة لرصد عمق التخدير اليكترونسيفالوجرافيكالي). وفي المقابل، ينتج ن2س تأثير اليكترونسيفالوجرافيك الظاهر أقل بكثير حيث أنها سيئة، إذا على الإطلاق، مراقبة استخدام الفهرس بيسبيكترال26. ل Xe مختلف خصائص اليكترونسيفالوجرافيك المبلغ عنها إلى وكلاء فصامي الأخرى، ولكنها تمتلك خصائص مشابهة لوكلاء جابايرجيك درس أكثر شيوعاً، دراستها الكهربية لديه القدرة على الكشف عن أهمية ميزات تتصل يرتبط العصبية من وعيه والتغييرات الوظيفية شبكة المقابلة. من المحتمل أن تكشف أكثر عن شبكات الدماغ التي تعزز الوعي العادي وتغيير، نظراً للدور الحاسم الذي يتوسط مستقبلات NMDA النشاط يلعب في التعلم والذاكرة ودورها المتورطين في مجموعة من العوامل التي تعمل على مستقبلات NMDA الاضطرابات النفسية التي تشمل الفصام والاكتئاب80.
وتركز هذه الورقة أساسا على جمع البيانات صعبة ومعقدة الإجراء المرتبطة بتسليم وكلاء مخدر الغازية في بيئة غير المستشفى أثناء تسجيل في نفس الوقت MEG و EEG. ويرد تحليل البيانات الأساسية على مستوى أجهزة الاستشعار وترد بيانات المثال توضح أنه يمكن الحصول على تسجيلات عالية الدقة مع الحد الأدنى من حركة الرأس. لا وصف العديد من الأساليب المحتملة لمصدر اللاحقة التصوير و/أو الفنية اتصال التحليل التي سوف تتم عادة باستخدام هذا النوع من البيانات، هذه الأساليب ويرد كذلك في الأدب وإظهار خيارات مختلفة تحليل،من5556.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="681">
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Neuromag TRIUX 306-channel MEG system</td>
			<td style="width:115px;">Elekta Oy, Stockholm, SWEDEN</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:231px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Polhemus Fastrak 3D system</td>
			<td style="width:115px;">Polhemus, VT, USA</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:231px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">MEG compatible ER-1 insert headphones</td>
			<td style="width:115px;">Etymotic Research Inc., IL, USA</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:231px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Low Density foam head cap, MEG compatible</td>
			<td style="width:115px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:231px;">Custom made by research team</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Harness, MEG compatible</td>
			<td style="width:115px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:231px;">~3 m long, ~ 5 cm wide, cloth/jute strip to secure participant position on MEG chair</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Ambu Neuroline 720 Single Patient Surface Electrodes</td>
			<td style="width:115px;">Ambu, Copenhagen, Denmark</td>
			<td style="width:119px;">72015-K10</td>
			<td style="width:231px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">3.0T TIM Trio MRI system</td>
			<td style="width:115px;">Siemens AB, Erlangen, GERMANY</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:231px;"></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Asalab amplifier system</td>
			<td style="width:115px;">ANT Neuro, Enschede, NETHERLANDS</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:231px;">this system is no longer manufactured and has been deprecated to 64 channel eego EEG amplifier</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">64-channel Waveguard EEG cap, MEG compatible</td>
			<td style="width:115px;">ANT Neuro, Enschede, NETHERLANDS</td>
			<td style="width:119px;">CA-138</td>
			<td style="width:231px;">size Medium</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Magnetically shielded cordless battery box</td>
			<td style="width:115px;">ANT Neuro, Enschede, NETHERLANDS</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:231px;">Magnetic shielding not provided by manufacturer &#8211; Modified by research team</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">OneStep ClearGel Electrode gel</td>
			<td style="width:115px;">H+H Medizinprodukte GbR, Munster, GERMANY</td>
			<td style="width:119px;">154547</td>
			<td style="width:231px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Akzent Xe Color Anesthesia Machine</td>
			<td style="width:115px;">Stephan GmbH, Gackenbach, GERMANY</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:231px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Omron M6-Comfort Blood Pressure Monitor</td>
			<td style="width:115px;">Omron Healthcare, Kyoto, JAPAN</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:231px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Xenon gas (99.999% purity)</td>
			<td style="width:115px;">Coregas, Thomastown, VIC, AUSTRALIA</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:231px;">we estimate that we use approx 40 L (SATP) per participant</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Medical Nitrous Oxide</td>
			<td style="width:115px;">Coregas, Thomastown, VIC, AUSTRALIA</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:231px;">x2 G size cylinders</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Medical Oxygen</td>
			<td style="width:115px;">Coregas, Thomastown, VIC, AUSTRALIA</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:231px;">x2 G size cylinders</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Medical Air</td>
			<td style="width:115px;">Coregas, Thomastown, VIC, AUSTRALIA</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:231px;">x2 G size cylinders</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Filter Respiratory &#38; HMES with Capno Port Hypnobag</td>
			<td style="width:115px;">Medtronic, MN, USA</td>
			<td style="width:119px;">352/5805</td>
			<td style="width:231px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Yankauer High Adult</td>
			<td style="width:115px;">Medtronic, MN, USA</td>
			<td style="width:119px;">8888-502005</td>
			<td style="width:231px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Quadralite EcoMask anaesthetic masks</td>
			<td style="width:115px;">Intersurgical Australia Pty Ltd</td>
			<td style="width:119px;">7093000/7094000</td>
			<td style="width:231px;">size 3 and size 4</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Suction Canister Disp 1200 mL Medival Guardian</td>
			<td style="width:115px;">Cardinal Health, OH, USA</td>
			<td style="width:119px;">65651-212</td>
			<td style="width:231px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Catheter Mount Ext 4-13 cm with&#160; 90A elbow</td>
			<td style="width:115px;">Medtronic, MN, USA</td>
			<td style="width:119px;">330/5667</td>
			<td style="width:231px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Catheter IV Optiva 24g x 19 mm Yellow St Su</td>
			<td style="width:115px;">Smiths Medical, MN, USA</td>
			<td style="width:119px;">5063-INT</td>
			<td style="width:231px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Dexamethasone Mylan Injection Vials (4 mg/1 mL)</td>
			<td style="width:115px;">Alphapharm Pty Ltd, Sydney, AUSTRALIA</td>
			<td style="width:119px;">400528517</td>
			<td style="width:231px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Ondasetron (4 mg/2 mL)</td>
			<td style="width:115px;">Alphapharm Pty Ltd, Sydney, AUSTRALIA</td>
			<td style="width:119px;">400008857</td>
			<td style="width:231px;"></td>
		</tr>
		<tr height="546">
			<td height="546" style="height:546px;width:216px;">Medical resuscitation cart</td>
			<td style="width:115px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:231px;">The medical resuscitation cart is configured according to the suggested minimal requirements for Adult resuscitation recommended in the document &#34;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.&#160; 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.&#160; Full details can be found at https://resus.org.au/standards-for-resuscitation-clinical-practice-and-education/</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Maxfilter Version 2.2</td>
			<td style="width:115px;">Elekta Oy, Stockholm, SWEDEN</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:231px;">Data analysis software provided with Elekta&#39;s Neuromag TRIUX MEG system</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

recording brain electromagnetic activity during the administration of the gaseous anesthetic agents xenon and nitrous oxide in healthy volunteers

ويقدم التخدير يمكن القول أن واحدة من الطرق المنهجية فقط لدراسة يرتبط العصبية من الوعي/اللاوعي العالمي. ولكن حتى الآن معظم نيورويماجينج أو التحقيقات العصبية في البشر قد اقتصرت على دراسة المسكنات γ-Amino-Butyric-Acid-(GABA)-receptor-agonist-based، بينما آثار فصامي N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA)- على أساس خصم مستقبلات المسكنات الكيتامين، زينون (Xe) وأكسيد النيتروز (ن2س) غير معروفة إلى حد كبير. وتصف هذه الورقة الأساليب الأساسية لتسجيل ماجنيتونسيفالوجرافي (MEG) والمخ (EEG) من الذكور الأصحاء متزامنة أثناء استنشاق غاز مخدر وكلاء N2س و Xe. الجمع بين البيانات MEG و EEG يمكن تقييم نشاط الدماغ الكهرومغناطيسية أثناء التخدير في ارتفاع القرار المكانية، الزمانية، ومعتدلة. هنا يمكننا وصف بروتوكول مفصل، المكرر عبر جلسات عمل تسجيل متعددة، تشمل توظيف هذا الموضوع، وإعداد معدات التخدير في غرفة الماسح الضوئي ميج وجمع البيانات وتحليل البيانات الأساسية. في هذا البروتوكول كل مشارك يتعرضون لمستويات متباينة من Xe ون2س في تصميم تدابير متكررة أكثر من الصليب. بعد الأساس ذات الصلة ويتعرض المشاركون تسجيلات المجوعات زيادة مستوحاة تركيزات Xe ون2س من 8، 16، 24 ونسبة 42 في المائة، و 16 و 32 و 47% على التوالي، خلال التي تعقب مستوى الاستجابة مع السمع المهمة (زاكوم) من الأداء المستمر. وترد نتائج لعدد من التسجيلات لتسليط الضوء على خصائص استشعار مستوى البيانات الخام والطبوغرافيا الطيفية، والتقليل من حركات الرأس وآثار تعتمد المستوى القاطع على الردود مقولة السمعية. هذا النموذج يصف نهج عام لتسجيل الإشارات الكهرومغنطيسية المرتبطة بعمل أنواع مختلفة من المسكنات الغازية، التي يمكن تكييفها مع سهولة ليتم استخدامها مع وكلاء مخدر متقلبة والحقن الوريدي. ومن المتوقع أن الأسلوب المذكورة يمكن أن تسهم في فهم آليات الحجم الكلي للتخدير عن طريق تمكين ملحقات المنهجية التي تنطوي على تصوير الفضاء المصدر وتحليل شبكة وظيفية.

يستخدم هذا المقطع البيانات المتحصل عليها من موضوع واحد بغية إظهار الميزات النموذجية من التسجيلات المتزامنة وإمكانات هذه المعلومات للمساهمة في فهم أفضل لمخدر الناجم عن تغيير الدول من الوعي. لتبسيط هذا المعرض، يتم إظهار النتائج لتسجيلات ط) لإدارة مرحلة ما بعد قيء مكافحة ?...

Watch this Scientific Journal Video about Recording Brain Electromagnetic Activity During the Administration of the Gaseous Anesthetic Agents Xenon and Nitrous Oxide in Healthy Volunteers at JoVE.com

Recording Brain Electromagnetic Activity During the Administration of the Gaseous Anesthetic Agents Xenon and Nitrous Oxide in Healthy Volunteers

ماجنيتونسيفالوجرافي المتزامن والمخ يوفر أداة مفيدة للبحث عن آليات مشتركة ومتميزة الحجم الكلي للتخفيضات في الوعي المستحث بالمسكنات المختلفة. وتوضح هذه الورقة الأساليب التجريبية الأساسية لتسجيل هذه البيانات من البشر صحية أثناء التخدير N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA)-receptor-antagonist-based خلال استنشاق أكسيد النيتروز وزينون.

تسجيل النشاط الكهرومغناطيسي الدماغ أثناء إدارة زينون وكلاء مخدر الغازية وأكسيد النيتروز في المتطوعين صحية

Anesthesia arguably provides one of the only systematic ways to study the neural correlates of global consciousness/unconsciousness. However to date most ...

The purpose of this experiment is to characterize changes in brain electromagnetic activity in response to the administration of the two gaseous dissociative agents xenon and nitrous oxide to healthy participants in a two-way repeated measures crossover design. Due to the complexity of the experiment, it is important that the majority of equipment setup occurs before participant arrival. The most important of these is the configuration of the EEG system in the magnetically shielded room or MSR.The EEG amplifier is placed in the MSR as far as practical away from the participant, and needs to be configured to run on DC power using either a built-in battery or an external shielded battery box. Fiber optic coupling from the amplifier to the data-logging computer should be checked to be operational. Finally, a video camera in the MSR should be configured such that its field of view clearly captures the participant's face and upper thorax such that the physician anesthesiologist can clearly monitor the respiratory and airway status of the participant.In order that consistent and comparable data is acquired, participants are first interviewed to confirm their eligibility for the study. Participants should be healthy males of 20 to 40 years of age with no psychiatric or neurological conditions, no recent history of drug or alcohol use, and have no respiratory or cardiac conditions. Participants should arrive clean-shaven on the day of the experiment, and having fasted for at least six hours.To ensure high quality EEG recordings, it is recommended that the subject's hair has been recently washed without conditioner, and that their scalp has been firmly brushed to remove any dried or dead skin. An MEG-compatible high-density EEG cap is applied with the appropriate use of conductive gel. Head position indicator coils are then firmly attached at predefined locations on the EEG cap.All auxiliary biopotential electrodes are then applied at the designated locations on the subject's face and body. For subsequent analysis, it is important that all electrodes and HPI coil positions are accurately registered along with digitization of the outlines of the orbits, nasal ridge and cheeks for subsequent coregistration with structural MRI. Two electrodes are placed submentally to record resting muscle tone.Electrooculogram or EOG recordings are made by placing two further electrodes above and below the eye. And finally, a three-lead ECG derivation is configured by electrodes on the left and right wrist flexor surfaces. EEG electrode impedances should then be verified as being below five kiloohms in order to yield high-fidelity recordings.The duration of the experiment as well as the sedative effects of the administered gases makes minimization of head movement vital. A memory foam head brace is applied in order to reduce lateral head movement, and a jute harness is tied around the body to minimize any vertical movement. Eyes-closed resting state and baseline auditory continuous performance task recordings are now performed.It is of vital importance that the administration of anesthetic gases is supervised by a physician anesthesiologist at all times. As well as patient monitoring, the role of the physician anesthesiologist includes ensuring the adequate configuration of the anesthetic gas delivery unit, specialized in this case to deliver and monitor xenon. The physician anesthesiologist will test the anesthesia machine, check that the mask fits comfortably and does not leak, adjust gas flows, insert a cannula, administer antiemetics, as well as commencing denitrogenation with 100%oxygen with the participant seated in the MSR before the final post-antiemetic baseline data collection and the start of the gas administration protocol.At this stage the participant will be comfortably seated in the MSR having been denitrogenated and having been administered dexamethasone and ondansetron to minimize the risk of any adverse nausea or vomiting due to gas administration. Before the MSR door is closed, the anesthetic nurse or other suitably trained medical professional is seated next to the participant. A final check is made that the blood pressure cuff is connected, the button response boxes are comfortably positioned, and the pulse oximeter on the toe or finger is securely fastened.The protocol then proceeds to deliver four Equi-MAC awake progressively increasing stepwise levels of xenon gas, or three stepwise nitrous oxide levels over a period of 15 minutes each in order to assure blood-brain-gas equilibration. Each level should contain a five-minute steady state when the desired gas concentration is reached and should be followed by a 10-minute washout period. During all levels, oxygen, carbon dioxide, and xenon or nitrous oxide levels are continuously monitored and electronically logged.At the end of each level, participants are briefly assessed before progressing to higher levels. Because at the highest xenon level, in which loss of responsiveness is achieved, airway obstruction can readily and unexpectedly occur, and subjects need to be closely monitored and continuously assessed by qualified personnel, both inside and outside the MSR for all necessary action to be taken immediately. At the conclusion of the experiment, the physician anesthesiologist will enter the MSR and debrief with the patient.The participant is then brought outside the MSR where the apparatus is removed and they are administered standard postoperative anesthetic care. Before the participant leaves, ensure they are safe to travel home with a relative or friend. In the next 24 hours, the participant will be required to fill in the questionnaires regarding the procedure and any after effects.This video has been primarily prepared to illustrate the methods involved in delivering gaseous anesthesia while recording simultaneous EEG and MEG data, therefore, only very basic data analysis and representative results are presented to give the viewer a clear idea of what the recorded data should look like. The basic results illustrate examples of head movement, gas concentration timecourse and auditory task accuracy;filtered artifact-free EEG and MEG data;EEG and MEG spectra and power topography;and auditory evoked responses for both baseline and during gas administration. To create the basic results, the following pipeline is employed using a combination of data analysis software platforms and toolboxes.The raw MEG and EEG data is stored as fif and cnt file formats respectively. Head movements are computed using the MaxFilter software and a script written by the authors, both used to convert head movements from the cortonian space into Cartesian coordinates. Auditory task accuracy and reaction time are then computed and visualized, time-aligned with the head movement and gas concentration time series, in order to assess data quality before further processing the EEG and MEG data.Time alignment of the data is based on recorded trigger times. Typically, head movement will be minimal during baseline conditions, while more movement tends to occur at the higher gas levels associated with more dissociated or sedated states. This can be seen here for example in the 42%xenon recording where the top figure shows head movement, and the bottom, gas concentration and auditory task accuracy.Note that loss of responsiveness occurs between 7.5 and 12.5 minutes. Absolute head movement of less than five millimeters is considered acceptable for source imaging purposes. Data segments with movement larger than five millimeters are ignored.Preprocessing of the MEG and EEG data initially involves selection of bad channels. This is followed by the use of the tSSS algorithm to remove artifacts from the MEG recording due to external sources. The rest of the processing pipeline involves the use of data analysis software platforms and associated toolboxes for analysis.Band-pass and notch filtering is applied to both the MEG and EEG data to focus analysis on the frequency band of interest. Time periods in the data containing artifacts are rejected based on visual inspection, in addition to removing periods involving excessive head movement changes. Filtered artifact-free MEG and EEG data can then be visualized and related to anesthetic-induced changes.Amplitude spectra for each sensor and spectral band power topographies across all sensors are then computed for both MEG and EEG data. Visualization of the amplitude spectra at different sensor locations facilitates observation of the effects of different anesthetic levels on signal spectra. Visualization of sensor level power topography in different frequency bands, in this case the alpha band, enables the observation of the effects of different anesthetic levels on the spacial pattern of activity.The filtered artifact-free MEG and EEG data are then epoched using triggers linked to the time of auditory tone delivery. Average auditory evoked responses are then constructed through time on sample averaging. Visualization of sensor level auditory evoked responses allows for the characterization of the effects of anesthetics on the brain's responsiveness.In particular, awakening of the initial evoked response and the disappearance of the later evoked response peaks results from high gas concentrations. There are many other potential interesting analysis steps that can be performed subsequent to this basic analysis. Given that there are many options presented in the literature, we do not cover them in detail here.Such options include MEG and EEG source imaging using beamforming or minimum-norm estimation to gain a better understanding of the relationship between brain activity and brain anatomy. Sensor or source-level functional connectivity analysis can unravel changes in brain networks linked to anesthetic action. There is also the option to either focus analysis on the sensor or source-level auditory evoked responses, or to look at continuous data independent of the auditory stimulus in order to identify any anesthetic-induced changes in global brain dynamics.The macroscale mechanisms of anesthetic-induced reductions in consciousness are not well understood. Evidence from literature has strongly implicated a breakdown in functional connectivity underlying anesthetic-induced reductions in consciousness. Although anesthetics have a diverse range of molecular targets of action and different macroscopic effects on the EEG and MEG, it is still not resolved if there exists a universal or common macroscale mechanism across all anesthetics.Here we have outlined a protocol for performing gaseous anesthesia using the putative NMDA receptor antagonists xenon and nitrous oxide while simultaneously recording MEG and EEG data. This method will facilitate the study of different gaseous and volatile agents on simultaneously recorded MEG and EEG data, and thus the search for universal mechanisms of anesthetic-induced reductions in consciousness.

Education

Research

JoVE Core

JoVE Journal

Statistics

Neuroscience

Unit 1

Measures of Variation

Measures of Relative Standing

Probability Distributions

Estimates

Distributions

Hypothesis Testing

Analysis of Variance

Correlation and Regression

Statistics in Practice

SCIENTISTS IN ACTION

Assessment of Ultrasonic Vocalizations During Drug Self-administration in Rats

تقييم الالفاظ بالموجات فوق الصوتية خلال مخدرات الذاتي الإدارة في الفئران

Drug self-administration procedures are commonly used to study behavioral and neurochemical changes associated with human drug abuse, addiction and ...

Morphometric Analyses of Retinal Sections

المورفومترية التحليلات من أقسام الشبكية

Morphometric analyses of retinal sections have been used in examining retinal diseases. For examples, neuronal cells were significantly lost in the ...

Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution

بصري تسجيل النشاط العصبي للقرار suprathreshold وحيدة الخلية واحد مسمار-

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also ...

Microdialysis of Ethanol During Operant Ethanol Self-administration and Ethanol Determination by Gas Chromatography

Microdialysis من الإيثانول خلال فعال الإيثانول الإدارة الذاتية والايثانول تقرير بواسطة جهاز الكروماتوجرافي الغازي

Operant self-administration methods are commonly used to study the behavioral and pharmacological effects of many drugs of abuse, including ethanol.  ...

Multi-unit Recording Methods to Characterize Neural Activity in the Locust (Schistocerca Americana) Olfactory Circuits

Multi-unit Recording Methods to Characterize Neural Activity in the Locust Schistocerca Americana Olfactory Circuits

طرق تسجيل متعددة الوحدات لوصف النشاط العصبي في الجراد (<em&gt; الجراد الصحراوي أمريكانا</em&gt;) الدوائر الشم

Detection and interpretation of olfactory cues are critical for the survival  of many organisms. Remarkably, species across phyla have strikingly similar ...

Recording Electrical Activity from Identified Neurons in the Intact Brain of Transgenic Fish

تسجيل النشاط الكهربائي من الخلايا العصبية التي تم تحديدها في الدماغ سليمة من الأسماك المعدلة وراثيا

Understanding the cell physiology of neural circuits that regulate complex behaviors is greatly enhanced by using model systems in which this work can be ...

Electrophysiological Recording in the Brain of Intact Adult Zebrafish

تسجيل الكهربية في الدماغ سليمة من اسماك الزرد الكبار

Previously, electrophysiological studies in adult zebrafish have been limited to slice preparations or to eye cup preparations and electrorentinogram ...

Simultaneous Electrophysiological Recording and Micro-injections of Inhibitory Agents in the Rodent Brain

في وقت واحد تسجيل الكهربية والصغرى، والحقن وكلاء المثبطة في الدماغ القوارض

Here we describe a method for the construction of a single-use &#8220;injectrode&#8221; using commercially accessible and affordable parts. A probing ...

Recording Temperature-induced Neuronal Activity through Monitoring Calcium Changes in the Olfactory Bulb of Xenopus laevis

Recording Temperature-induced Neuronal Activity through Monitoring Calcium Changes in the Olfactory Bulb of Xenopus laevis

تسجيل درجة الحرارة التي يسببها العصبية آخر من خلال مراقبة التغيرات الكالسيوم في البصلة الشمية من<em&gt; القيطم المورق</em

The olfactory system, specialized in the detection, integration and processing of chemical molecules is likely the most thoroughly studied sensory system. ...

Recording Synaptic Plasticity in Acute Hippocampal Slices Maintained in a Small-volume Recycling-, Perfusion-, and Submersion-type Chamber System

تسجيل اللدونة متشابك في شرائح هيبوكامبال الحاد تحتفظ في صغيرة الحجم-إعادة التدوير، ونضح-، وغمر من نوع نظام الدائرة

Even though experiments on brain slices have been in use since 1951, problems remain that reduce the probability of achieving a stable and successful ...