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

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.

"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
<ol><li>Yaşında 20 ve 40 yaşları arasında sağlıklı, sağ el, yetişkin erkek seçmek için röportaj.<ol>
<li>İyi...

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...

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.

<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

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.

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...

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

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.

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

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

Sıçanlar İlaç Öz-yönetim sırasında Ultrasonik seslenmelere Değerlendirilmesi

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

Retina Bölüm morfometrik Analizleri

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

Tek hücreli ve tek başak çözünürlüğe sahip supratreshold nöral aktivitenin Optik kaydı

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

Gaz kromatografisi ile operant etanol kendi kendine uygulama ve etanol belirleme sırasında etanol mikrodivaliz

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

Locust Sinir Aktivitesi Karakterize Multi-ünite Kayıt Yöntemleri (<em&gt; Schistocerca Americana</em&gt;) Olfaktör Devreler

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

Transgenik Balık Sağlam Beyin Tespit Edilen nöronlar Elektrik Aktivitesi Kayıt

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

Sağlam Yetişkin Zebra balığı Beyin Elektrofizyolojik Kayıt

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

Eşzamanlı Elektrofizyolojik Kayıt ve kemirgen Beyindeki inhibitör Ajanların Mikro-enjeksiyon

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

koku ampul kalsiyum Değişiklikleri İzleme yoluyla Sıcaklık kaynaklı Nöronal Aktivite Kayıt<em&gt; Xenopus laevis</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

Sinaptik plastisite akut Hipokampal dilimleri bir küçük hacimli geri dönüşüm-, perfüzyon- ve batma-tipi oda sistemi içinde tutulan kayıt

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