El cerebro tiene un patrón de actividad diferente al perder la conciencia durante la anestesia

Un nuevo estudio de EE. UU. Revela por primera vez que el cerebro tiene un patrón distinto de actividad eléctrica a medida que los pacientes pierden el conocimiento durante la anestesia. El patrón muestra oscilaciones muy lentas, que reflejan una interrupción de la comunicación entre las diferentes regiones del cerebro, cada una de las cuales muestra ráfagas cortas de actividad que se alternan con silencios más largos.
Los investigadores escriben sobre sus hallazgos en un documento publicado en línea primero el 5 de noviembre en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
Esperan que al mejorar la comprensión de lo que sucede en el cerebro a medida que pierde la conciencia, el estudio ayudará a los anestesiólogos a mantener mejor el equilibrio correcto entre una anestesia muy baja y demasiada.
El autor principal, Patrick Purdon, instructor de anestesia en el Hospital General de Massachusetts (MGH) y la Escuela de Medicina de Harvard, dice en un comunicado que los médicos ahora sabrán qué buscar en la electroencefalografía (EEG) al poner a un paciente bajo anestesia:
"Ahora finalmente tenemos una señal fisiológica objetiva para medir cuando alguien está inconsciente bajo anestesia".

Patrones de EEG en pacientes epilépticos

Un EEG es una máquina que registra la actividad eléctrica del cerebro a través de electrodos en el cuero cabelludo. Mide los cambios en el voltaje que resultan de las diversas corrientes que fluyen entre las neuronas o las células cerebrales.
Para su estudio, Purdon y sus colegas estudiaron pacientes epilépticos que tenían electrodos implantados en sus cerebros para controlar las convulsiones y se les estaba realizando una operación para eliminarlos.
Los pacientes recibieron un anestésico común conocido como propofol y su actividad cerebral fue monitoreada por EEG.
El propofol activa los receptores en las neuronas, de manera que las células del cerebro se vuelven menos activas, aunque no está claro exactamente cómo sucede esto.
Los investigadores notaron el EEG mostró un patrón distinto en el punto donde se perdió la conciencia. Esto fue aproximadamente 40 segundos después de recibir el anestésico, y se definió por el momento en que los pacientes dejaban de responder a los sonidos que se reproducían cada cuatro segundos.

Distinto patrón de la actividad cerebral general y local

Para registrar la actividad cerebral, Purdon y sus colegas usaron dos tamaños diferentes de electrodos, cada tamaño tomó una lectura diferente de la actividad cerebral. Los electrodos más grandes, aproximadamente del tamaño de una moneda grande, se colocaron aproximadamente a 1 cm de distancia y registraron el patrón general de EEG o de ondas cerebrales.
Los electrodos más pequeños y más localizados se concentraron en un grupo de filas de aproximadamente 4 mm de ancho. Entre 50 y 100 de estos fueron implantados en cada paciente, en diferentes regiones del cerebro.
Estos electrodos más pequeños registraron la actividad de las neuronas individuales, y se cree que este estudio es el primero en registrar la actividad de las neuronas en los pacientes que pierden la conciencia.
Los electrodos grandes mostraron que en uno o dos segundos después de que los pacientes perdieran el conocimiento, el patrón de EEG cambió repentinamente a oscilaciones de baja frecuencia, a aproximadamente 1 ciclo por segundo (aproximadamente 1 Hz).

Esto coincidió con los pequeños electrodos que muestran un patrón de "parpadeo" a nivel de neurona individual. Las neuronas individuales dentro de las regiones cerebrales localizadas se activaron durante unos cientos de milisegundos, luego se mantuvieron en silencio durante unos cientos de milisegundos. Esto creó el patrón oscilante visto en el EEG, dicen los investigadores.
"Mostramos que la inconsciencia inducida por propofol ocurre segundos después del inicio abrupto de un proceso lento (silenciamiento periódico previene la comunicación en el cerebro). Uno de los autores principales, Laura Lewis, estudiante de posgrado en el Departamento de Cerebro y Ciencias Cognitivas (BCS) en Massachusetts Instituto de Tecnología (MIT), dice:
"Dentro de un área pequeña, las cosas pueden verse bastante normales, pero debido a este silenciamiento periódico, todo se interrumpe cada pocos cientos de milisegundos, y eso impide cualquier comunicación".
"Cuando un área estaba activa, era probable que otra área del cerebro con la que intentaba comunicarse no estuviera activa. Incluso cuando las neuronas estaban activadas, todavía no podían enviar información a otras regiones del cerebro", explica.

La pérdida de la conciencia podría ser un "fracaso de la integración de la información"

Michael Avidan es profesor de anestesiología en la Facultad de medicina de la Universidad de Washington y no participó en el estudio. Él describe los hallazgos como "emocionantes" y sugiere que ofrecen evidencia neurobiológica para la "teoría de integración de la información" de la conciencia. Esta teoría sugiere que las redes cerebrales a gran escala integran información de los sentidos para generar nuestra impresión general del mundo que nos rodea.
Cuando perdemos la conciencia, todavía puede haber información "que llega al cerebro, pero esa información permanece localizada y no se integra en una imagen coherente", explica.
Otro autor principal, Emery Brown, profesor de ciencias cerebrales y cognitivas y ciencias de la salud y tecnología en MIT y anestesiólogo en MGH, dice que este mecanismo de "falla de integración de información" se ha presentado anteriormente como una posible explicación para la pérdida de conciencia, pero no estaba claro cómo funcionó.
"Este hallazgo realmente lo reduce un poco. Realmente, de una manera muy fundamental, restringe las posibilidades de lo que los mecanismos podrían ser", agrega.

Exitosa anestesia: mantener un equilibrio delicado

Los investigadores esperan que el patrón ayude a los anestesiólogos a mejorar la monitorización de los pacientes a medida que reciben anestesia, evitando así casos poco frecuentes en los que los pacientes se despierten durante las operaciones o donde el exceso de anestesia les impida respirar.
En la actualidad, los anestesiólogos monitorean a los pacientes bajo anestesia con grabaciones que calculan un índice del EEG. Pero ese índice puede ocultar la fisiología subyacente que se puede ver directamente en las ondas lentas.
Brown dice que sus hallazgos sugieren deberían mirar e interpretar las oscilaciones en las lecturas de EEG sin procesar.
"Si haces eso, tienes una forma fisiológicamente vinculada de saber cuándo alguien está inconsciente. Podemos llevar esto al quirófano hoy y brindar una mejor atención al paciente", agrega.
El equipo ahora analizará lo que ocurre en el cerebro a medida que recupera la conciencia. Ya han comenzado a analizar los efectos de otras drogas anestésicas, para ver si generan los mismos patrones cerebrales.
Purdon dice que, según los estudios de EEG, parece haber muchas otras drogas que producen las mismas oscilaciones lentas. Pero también hay un número que está "haciendo algo totalmente diferente", agrega.
Los fondos de los Institutos Nacionales de Salud (NIH), la Fundación Canadiense de Investigación y el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares ayudaron a financiar el estudio.
Escrito por Catharine Paddock PhD