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Universität Basel

12. Mai 2022

Das bewusstlose Gehirn ist alles andere als «stumm»

Transparente 3D-Darstellung des Gehirns
Obwohl sie auf unterschiedliche Rezeptoren an verschiedenen Arten von Nervenzellen wirken, führen alle Narkosemittel zum Verlust des Bewusstseins. Forschende haben einen gemeinsamen neuronalen Mechanismus entdeckt, den alle diese Mittel gemeinsam haben. (Bild: iStock)

Die Grosshirnrinde gilt als zentrale Hirnregion für bewusste Verarbeitung. Während einer Vollnarkose wird dieser Bereich jedoch nicht lahmgelegt: Bestimmte Neurone zeigen dann sogar eine höhere Spontanaktivität als im wachen Zustand, und diese Aktivität ist über alle diese Zellen hinweg synchronisiert. Ein besseres Verständnis der neuronalen Mechanismen während der Vollnarkose könnte zu effizienteren Narkosemitteln und besseren Operationsergebnissen führen.

Wissenschaftler aus der Forschungsgruppe von Prof. Dr. Botond Roska vom Institute of Molecular and Clinical Ophthalmology Basel (IOB) und der Universität Basel haben durch Versuche mit Mäusen herausgefunden, wie verschiedene Zelltypen in der Hirnrinde ihre Aktivität während einer Vollnarkose verändern. Mit ihren Ergebnissen, die kürzlich in der Fachzeitschrift «Neuron» erschienen sind, tragen sie zum Verständnis bei, wie genau Bewusstlosigkeit durch Anästhesie ausgelöst wird.

Stellen Sie sich vor: Sie liegen auf dem Operationstisch. Die Ärztin sagt Ihnen, dass Sie bis fünf zählen sollen, und setzt Ihnen eine Narkosemaske aufs Gesicht. Bei vier haben Sie bereits das Bewusstsein verloren und wachen erst nach der Operation wieder auf. Was ist in der Zwischenzeit in Ihrem Gehirn vorgegangen?

Man würde vermuten, dass die Zellen im Gehirn verstummen – vor allem in der Hirnrinde (Kortex), die als Sitz der bewussten Wahrnehmung gilt. Seit fast 100 Jahren weiss man jedoch, dass einige Zellen im Kortex auch während der Bewusstlosigkeit durch Anästhesie aktiv sind und dass diese Hirnregion während der Vollnarkose zwischen Phasen mit hoher und niedriger Aktivität wechselt.

Ein Elektroenzephalogramm (EEG), bei dem Elektroden auf der Kopfhaut angebracht werden, ist eine der wenigen Methoden zur Messung dieser Aktivität. Aber ein EEG erlaubt nicht, die Zellen zu identifizieren, die diese Aktivität auslösen. Daher blieb bisher die Frage offen, welche Zellen an der rhythmischen Aktivität der Hirnrinde beteiligt sind und wie dies zum Verlust des Bewusstseins während einer Vollnarkose beiträgt.

Auf den Spuren der Bewusstlosigkeit

Die Hirnrinde besteht aus mehreren Zelltypen mit unterschiedlichen Funktionen. Verschiedene Narkosemittel wirken auf diverse Rezeptoren, die sich auf unterschiedlichen Arten von Neuronen befinden und über das gesamte Gehirn verteilt sind. Trotz dieser Unterschiede führen alle Narkosemittel zum Verlust des Bewusstseins, und so «waren wir daran interessiert herauszufinden, ob es einen gemeinsamen neuronalen Mechanismus für verschiedene Narkosemittel gibt», sagt Dr. Martin Munz, einer der drei Erstautoren der Studie.

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