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

저자는 Mahla 카 메 론 브래들리, 레이첼 앤 Batty와 요한 나 스티븐 멕 데이터 수집 귀중 한 기술 지원에 감사 하 고 싶습니다. 감사 합니다는 또한 연장 박사 스티븐 Mcguigan 지원에 대 한 두 번째 마 취로. 페이지 파파 귀중 한 마 취 간호사 감시를 제공합니다. 마르쿠스 돌은 기꺼이 그의 시간 및 프로토콜을 촬영 및 편집에서 전문 지식을 제공. 닥터 슈 Muthukumaraswamy 데이터 분석 및 결과의 해석에 관한 구체적인 조언을 했다. 마지막으로, 재 러드는 좋음, 많은 자극 토론 기여 다양 한 파일럿 실험의 실행에 도움이 고 거품 머리 중괄호의 디자인에 중앙 이었다.
이 연구는 제임스 미 맥도 넬 공동 부여 "재구성 의식" 데이비드 Liley, 맥스 Kelz, 마이클 Avidan, 조지 Mashour에 게 수 여 하는 # 220020419에 의해 지원 되었다.

연구 제목 "효과의 흡입 Xe와 N2O 두뇌 활동 EEG 및 MEG 사용 하 여 기록 에" 승인 (승인 번호: 260/12) 알프레드 병원 기술의 Swinburne 대학 윤리 위원회에 의해 국가의 요구 사항을 충족 하 고 인간 연구 (2007)에 윤리적인 행위에 계산 서.
1. 참가자 선택 및 사전 연구 요구 사항
<ol><li>20 ~ 40 세 사이의 건강 한, 오른, 성인 남성을 선택 하는 인터뷰를 실시 합니다.<ol>
<li>어떤 이?...

이 문서는 N2O와 Xe 마 취 가스 전달 중 멕과 뇌 파 동시 녹음에 대 한 포괄적인 프로토콜을 설명 했다. 이러한 프로토콜은 의식에서 마 취 유도 감소의 전자기 신경 상호를 공부 하는 데 유용 있을 것입니다. 프로토콜 또한 sevoflurane 또는 isoflurane 다른 마 취 가스의 납품에 일반화 하는 것으로 예상 된다. 이 아주 다른 분자 모드와 행동의 목표는 마 취약의 범위에 대 한 의식에서 마 취 유도 ?...

인간의 의식의 현상 명시적 신경 회로의 무결성에 따라 달라 집니다 제안 하는 전 임상 및 임상 neuroscientific 증거 사이 좋은 일치가 있다. 이러한 회로 무 의식으로 하강에 의해 체계적으로 좌우 된다 관찰 마 취 동안 활용 하 여 '탐색'의 신경 상관 관계에 대 한 검색 활성화 neuroimaging 기술에 대 한 필요성 입증 했다 의식입니다. 수 면의 가능한 예외와 함께 마 취는 한 수, 제어, 가역 및 재현 방식 유일한 방법은, 교란, 나타내고 따라서 해 부, 하위의 거시적인 규모에서 특히 의식, 봉사 하는 메커니즘 글로벌 두뇌 역학입니다. 임상, 전신 부동, 진통, 최 면/무 의식의 상태로 정의 될 수 있다 하 고 가장 풍부 하 게 사용 하 고 안전한 의료 개입의 한에 남아 있다. 선명도 최종 결과에 효율성에도 불구 하 고 다양 한 종류의 마 취 유도 무 의식1기한 에이전트의 행동의 메커니즘에 관한 큰 불확실성 남아 있습니다.
마 취약 정 맥 대리인으로 분할 될 수 있다 특히 propofol와 바비, 또는 sevoflurane isoflurane, 등 휘발성 기체 에이전트 질소 산화물 (N2O) 및 크 세 논 (Xe). 마 취의 약리학 잘 설립 여러 세포 대상 마 취 작업에 연결 된 것으로 확인 되었습니다. 대부분의 대리인 γ-Amino-Butyric-Acid-(GABA) 수용 체 중재 활동의 주로 agonism 통해 날짜 법을 공부 했다. 반면, 효과적인 에이전트 케 타 민, Xe와 N2O N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA) glutamatergic 수용 체2,3를 주로 대상으로 그들의 효과 발휘 여겨진다. 그러나 다른 중요 한 약리 대상 포함 칼륨 채널, 아 세 틸 콜린 수용 체와 나머지 조미료 수용 체, AMPA와 kainate, 마 취 작업에 자신의 기여의 범위 (대 한 종합적인 검토 참조 애매 남아 4)입니다.
행동의 메커니즘 및 다양 한 종류의 에이전트의 관찰 된 생리 및 신경 효과에 다양성의 의식 처리에 그들 영향에 일반적인 결론의 어려운 렌더링 합니다. 손실의 의식 (LOC) GABAergic 에이전트에 의해 유도 된 두뇌 활동에 글로벌 변화 일반적으로 특징 이다. 이것은 높은 진폭, 낮은-주파수 델타의 출현에서 분명 하다 (δ, 0.5-4 Hz) 파도 높은 주파수, 감마 (γ, 35-45 Hz)에 뇌 파 (EEG), 느린 파와 유사한 활동에서에서 감소5,6 자 뿐만 아니라 대뇌 혈 류와 포도 당 물질 대사5,6,7,8,9,10,11,12의 광범위 한 절감 . Boveroux 외. 13 휴식 propofol 마 취 기능 자기 공명 영상 (fMRI)를 사용 하 여 상태 기능 연결에 상당한 감소를 시연 함으로써 같은 관측에 추가. 효과적인 마 취약이 항복 하는 반면, 두뇌 활동에 미치는 영향의 프로필을 취소. 어떤 경우에 그들은 뇌 혈액 흐름 및 포도 당 물질 대사14,15,16,17,18,19, 증가와 관련 렉스와 동료22 와 Laitio와 동료23,24 Xe의 효과 보고 연구 하면서 20,21 제공 증거 둘 다의 증가 감소 뇌 활동입니다. 유사한 불규칙 뇌 파 신호25,26,,2728에 효과에서 볼 수 있습니다. 존슨 외. 29 시연 낮은 주파수 밴드 델타 세타도 높은 밀도 Xe 마 취 반대 관측 N2O는 델타에서 만들어진 하는 동안 뇌 파 연구에서 더 높은 주파수 밴드 감마에서의 총 전력 증가 세타와 알파 주파수 밴드31 30,및 더 높은 주파수32에 Xe에 대 한. 이러한 가변성 전기 두 피 활동에 Xe의 효과에 알파에서 관찰 될 수 있다 고 베타 주파수 범위 또한 둘 다 증가33 및 감축34 보고 되 고.
위에서 언급 한 불일치에도 불구 하 고 그림 하나 뇌 영역 간의 기능 연결이 변경 보고 하려고 할 때 에이전트에서 더 일관 될 시작 합니다. 그러나 이러한 조치, 주로 시간적 또는 공간적 해상도 관하여 반드시 양보 형식 제한 되었습니다. 연구는 뇌 파를 사용 하 여 표시, 그리고 어느 정도 일관성, propofol35, sevoflurane36 와 N2O37, 마 취/진정 동안 기능 네트워크의 토폴로지 구조에 변화를 계시 하는 널리 간격된 센서 레벨 EEG 데이터는 부족 한 공간 해상도 의미 있게 정의 하 고 해당 기능 네트워크의 꼭지점을 나타냅니다. 반대로, fMRI 및 양전자 방출 단층 촬영 (PET)의 우수한 공간 해상도 이용 하 여 연구 뇌 파13,38,39의 대규모 기능 연결에 비슷한 토폴로지 변경 찾기 그러나 ,40,41, 위상-진폭 알파 (8-13 Hz) 뇌 파 밴드 및 기타 동적 현상의 중요 한 서명을 급부상에 커플링 하 부족 한 시간 해상도가지고 마 취 작업12,42. 또한, 이러한 조치는 직접 전자기 신경 활동43를 평가 하지 않습니다.
따라서, 의미 사전 마 취약의 작업과 관련 된 거시적인 프로세스의 이해를 위해서는 앞서 언급 한 조사의 한계 해결 해야; 마 취 에이전트 및 비-침략 적 측정의 부족 spatio 시간적 해상도의 제한 적용. 이 기준에서 저자 기체 분리 적인 마 취 에이전트의 관리에 대 한 동시에 레코드 magnetoencephalogram (멕)와 개발 된 건강 한 지원자에서 뇌 파 활동 하는 방법을 개요 Xe와 N2o.
멕 밀리초 범위에서 시간 해상도 뇌 파 이외에 비-침략 적 신경 생리학 기법으로 활용 됩니다. 뇌 파의 전기 분야의 cortically 생성된 활동에 로우 패스 필터 역할을 멕이이 문제 고 볼륨 전도44의 문제가 훨씬 덜 민감한 동안 두개골에 의해 흐리게 문제가 있다. 멕은 높은 변론 될 수 있다 공간 뇌 파 45,46보다 지역화 정확도 소스. 그러나 뇌 파 멕 않습니다 진정한 참조 무료 녹음37,47을 허용 하지 않습니다. 멕 시스템 또한 일반적으로 대뇌 피 질의 활동에에서 기록 높은 감마48(일반적으로 70 ~ 90 Hz)를 포함 하 여 뇌 파 보다 훨씬 넓은 주파수 범위는 Xe29 및 N을 포함 하 여 마 취 제의 최 면 효과에 참여 제안 되었습니다. 2 O28. 멕 멕 주로 세포내 전류46, 에 의해 생성 된 자기장을 반영 하는 반면 칭찬을 뇌 파, 뇌 파 활동에 의해 전달 하는 신경 생리학 활동 세포 외 전기 전류에 관한 제공 49. 또한, 멕은 피 질, 접선 electrophysiological 활동에 특히 민감한 뇌 파 주로 피49방사형 세포 외 활동을 기록 하는 동안. 따라서 메 그 및 뇌 파 데이터 결합 슈퍼 첨가제 장점50있다.
기체 분리 적인 에이전트 Xe와 N2O는 다음과 같은 원리 이유로 선정 되었습니다: 그들은 무 취 (Xe) 또는 본질적으로 무 취 (N2O) 이며 따라서 쉽게 활용 될 수 있습니다 제어 조건에서 근무 하는 경우 존재 하위 임상 한 농도 또한, 그들은 그들의 약한 심장-호흡기 depressant 효과61는 실험실 환경에서 모니터링 및 원격 관리. 크 세 논 그리고 낮은 정도 N2O, 상대적으로 낮은 최소 유지-치경-집중-(MAC)-환자의 50%는 무응답 32.6 ± 6.151 와52 63.3 +-7.1 구두 명령에 각각에서 깨어. Xe와 N2O에도 불구 하 고 모두 그들은 다르게 뇌 파 조절 되 고 NMDA 수용 체 길 항 제,-Xe 나타납니다 전형적인 GABAergic 에이전트는 Bispectral 인덱스33,53,54 사용 하 여 모니터링 하는 경우 처럼 더 행동 하 (electroencephalographically 마 취의 깊이 모니터링 하는 데 사용 하는 여러 방법 중 하나). 반면, N2O 생산 electroencephalographic 효과 훨씬 덜 명백한 그것은, 전혀,26Bispectral 인덱스 사용 하 여 모니터링 하는 경우. Xe 속성이 다른 보고 electroencephalographic 다른 효과적인 에이전트, 그러나 더 일반적으로 공부 GABAergic 에이전트에 유사한 특성을 보유 하 고 있기 때문에 자사의 electrophysiological 연구는 중요 한 공개 의식과 해당 기능 네트워크 변경의 신경 상호 관련 된 기능. NMDA 수용 체에 행동 하는 에이전트는 공개 더 정상적이 고 변경 된 의식, 보조 하다 두뇌 네트워크에 대 한 NMDA 수용 체 중재 하는 중요 한 역할을 주어 활동 학습 및 메모리의 범위에 그것의 연루 역할 재생 가능성이 정신 장애 정신 분열 증과 우울증80를 포함 하는.
이 문서는 주로 멕과 뇌 파를 동시에 녹음 하면서 비 병원 환경에 가스 마 취 에이전트의 배달와 관련 된 요구 하 고 복잡 한 데이터 수집 절차에 집중 한다. 기본 데이터 분석 센서 수준에서 설명 및 예제 데이터 충실도 높은 녹음 최소한의 머리의 움직임으로 얻을 수 있습니다 보여주는 제공 됩니다. 일반적으로 이런이 종류의 데이터를 사용 하 여 수행 되는 후속 소스 이미징 및 기능적 연결 분석을 위한 많은 잠재적인 방법은 설명 하지 않습니다, 이러한 방법을 문학에서 잘 설명 하 고 다양 한 방법을 분석55,56

<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

마 취는 틀림 없이 글로벌 의식/무 의식의 신경 상관 관계를 연구 하는 유일한 체계적인 방법의 한을 제공 합니다. 그러나 지금까지 대부분 neuroimaging 또는 인 간에 있는 신경 생리학 조사 하면서 해리 N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA)-의 효과 γ-Amino-Butyric-Acid-(GABA)-receptor-agonist-based 마 취약의 연구에 국한 수용 체 길 항 제-기반 마 취약 케 타 민, 질소 산화물 (N2O) 및 크 세 논 (Xe) 크게 알려지지 않은. 이 문서에는 기본 흡입 가스 마 취 에이전트 N2O와 Xe의 동안 magnetoencephalography (멕)와 electroencephalography (뇌 파) 건강 한 남성에서의 동시 녹음 하는 방법을 설명 합니다. 높은 마 취 동안 전자기 두뇌 활동의 평가 수 메 그 및 뇌 파 데이터를 결합 하 여 시간적, 그리고 적당 한 공간, 해상도. 여기 상세한 프로토콜, 여러 녹음 세션에 걸쳐 세련 된 주제 모집, 마 취 장비 설치 멕 스캐너 룸, 데이터 수집 및 기본 데이터 분석에 포함 된 설명 합니다. 이 프로토콜에서 각 참가자는 Xe와 N2O 반복된 측정 크로스 오버 디자인의 다양 한 수준에 노출 됩니다. 현명한 증가 녹음 참가자 노출 되는 관련 기준에 따라 영감을 Xe와 N2O 8, 16, 24, 42%, 그리고 16, 32 및 47%의 농도 각각, 동안 응답의 그들의 수준 추적 한 청각 지속적인 성능 작업 (aCPT)입니다. 결과 녹음 수의 원시 데이터, 스펙트럼 지형, 머리 움직임의 최소화 및 청각 갖는 응답에 명확한 수준 의존 효과의 센서-레벨 속성을 강조 하기 위해 제공 됩니다. 이 패러다임에서는 휘발성 및 정 맥 마 취 에이전트와 함께 사용 되 쉽게 적응 시킬 수 있다 가스 마 취약의 다른 종류의 작업 관련 된 전자기 신호를 기록 하는 일반적인 접근 방식을 설명 합니다. 소스 공간 이미징 및 기능적 네트워크 분석 방법론 확장 함으로써 부각 된 방법을 마 취의 매크로 스케일 메커니즘의 이해에 기여할 수 있다는 전망 이다.

이 섹션에서는 동시 녹음의 일반적인 기능을 보여 주기 위해 하나의 주제에서 얻은 데이터를 활용 하 고 개인정보의 잠재력을 마 취 유도의 더 나은 이해에 기여 하는 의식의 상태를 변경. 박람회를 단순화 하려면 결과 표시 됩니다 i) 후-안티-토 제 관리 기준 (기준 3), 녹음에 대 한 ii) 0.75 동등 맥 깨어 피크 가스 농도 (N2O 3)의 수준 (47%)와 Xe (24%), 및 iii)의 42% (Xe 피?...

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

동시 magnetoencephalography 및 electroencephalography 다른 마 취약에 의해 유도 된 의식에 일반적이 고 고유한 매크로 규모 감소의 메커니즘에 대 한 검색에 유용한 도구를 제공 합니다. 이 문서에서는 질소 산화물 및 크 세 논 흡입 하는 동안 N-Methyl-D-Aspartate-(NMDA)-receptor-antagonist-based 마 취 동안 건강 한 인간에서 그러한 데이터의 기록 기본 경험적 방법을 보여 줍니다.

크 세 논 가스 마 취 에이전트 및 건강 한 지원자에서 질소 산화물의 관리 동안 녹음 두뇌 전자기 활동

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.

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Assessment of Ultrasonic Vocalizations During Drug Self-administration in Rats

쥐에서 의약품 자체 관리하는 동안 초음파 Vocalizations 평가

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