Bei manchen Patienten kann es jedoch sehr lange dauern, bis sie aufwachen, was die Nutzung teurer Operationssäle verzögert und das medizinische Personal beschäftigt, das sie genau beobachten muss.
Nun sind Forscher des MIT und des Massachusetts General Hospital einer Behandlung, mit der Patienten nach einer Vollnarkose schnell wieder aufgeweckt werden können, einen Schritt näher gekommen, nachdem sie den Mechanismus untersucht haben, der es Menschen ermöglicht, das Bewusstsein wiederzuerlangen.
In einer in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlichten Arbeit zeigen die Forscher, dass die Aktivierung von Dopamin-Neuronen im ventralen tegmentalen Areal (VTA) des Gehirns ein aktives Aufwachen aus der Vollnarkose bewirkt.
Dies ist wichtig, weil der Mechanismus, durch den wir nach einer Vollnarkose das Bewusstsein wiedererlangen, bisher nur unzureichend verstanden wurde, so Ken Solt, ein Forschungspartner in der Abteilung für Gehirn- und Kognitionswissenschaften am MIT und ein Anästhesist am Massachusetts General Hospital. Er leitete die Forschungsarbeiten zusammen mit Emery Brown, dem Edward Hood Taplin Professor für Medizintechnik und Computational Neuroscience am MIT und Anästhesist am Massachusetts General Hospital.
„Der Prozess, wie die neuronalen Schaltkreise nach einer Narkose wieder in Gang kommen, ist nicht wirklich gründlich untersucht worden, und das ist etwas, das uns vom klinischen Standpunkt aus interessiert, weil wir nach Wegen suchen, die Narkose schnell rückgängig zu machen“, sagt Solt.
Die Forscher haben zuvor gezeigt, dass Ritalin, das Medikament, das üblicherweise zur Behandlung der Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS) eingesetzt wird, betäubte Ratten fast sofort wieder aus der Narkose aufwecken kann.
Ritalin ist ein Stimulans, das den Spiegel des Neurotransmitters Dopamin erhöht, der bekanntermaßen die Wachheit fördert. Aber die spezifischen Dopamin-Schaltkreise im Gehirn, die die Erregung nach einer Narkose regulieren, blieben unklar.
Um den genauen Mechanismus zu bestimmen, setzten die Forscher die Optogenetik ein, um selektiv Dopamin-Neuronen im VTA von betäubten Mäusen zu aktivieren.
Die Forscher brachten zunächst Dopamin-Neuronen im VTA der Mäuse dazu, lichtempfindliche Proteine zu exprimieren. Anschließend konnten sie diese spezifischen Neuronen aktivieren, indem sie sie mit blauem Laserlicht bestrahlten.
Die manipulierten Mäuse wurden mit einer konstanten Dosis Narkosemittel betäubt, bis sie bewusstlos waren und auf dem Rücken lagen. Auf dem Rücken zu liegen ist ein sicheres Zeichen dafür, dass ein Nagetier bewusstlos ist, denn selbst im Schlaf würde ihr Aufrichtungsreflex sie normalerweise dazu veranlassen, sich auf die Vorderseite zu drehen, um sie weniger anfällig für Raubtiere zu machen.
Die Forscher aktivierten dann die Neuronen mit Licht, wodurch sie Dopamin freisetzten. Dies veranlasste die Tiere, sofort aufzuwachen und sich umzudrehen, und in vielen Fällen begannen sie, herumzulaufen.
„Man geht davon aus, dass Dopamin-Neuronen im VTA eine Schlüsselrolle bei Belohnung, Motivation und Drogenabhängigkeit spielen, aber im Zusammenhang mit Erregung waren sie bisher nicht wirklich gut charakterisiert worden“, sagt Solt. „Aber wir entdeckten, dass wir durch die Aktivierung von Dopamin-Neuronen in diesem sehr spezifischen Teil des Gehirns in der Lage waren, den Zustand der Vollnarkose umzukehren und die Tiere aufzuwecken.“
Die Entwicklung einer Behandlung, mit der Menschen schnell aus der Narkose geholt werden können, spart nicht nur wertvolle Zeit im Operationssaal, sondern kann auch die Nebenwirkungen verringern, so Brown.
Zum Beispiel fühlen sich viele Menschen nach einer Narkose groggy und stellen fest, dass ihr Gehirn nicht sehr gut funktioniert.
„Wir wollen die kognitiven Prozesse des Patienten wieder genau auf den Stand vor der Narkose bringen“, sagt Brown. „
Die Forscher haben auch herausgefunden, dass Ritalin die Atmungsfunktion verbessern kann, die ebenfalls durch eine Narkose beeinträchtigt werden kann.
Die Forscher führen nun weitere Experimente an Mäusen durch, um festzustellen, ob die kognitive Funktion nach einer Narkose bei der Verwendung von Ritalin vollständig wiederhergestellt wird.
Sie führen auch Versuche mit Ritalin an Menschen durch, um zu bestätigen, dass es die Erholung von einer Vollnarkose beschleunigt.
„Wir alle haben das perfekte Aufwachen nach einer Vollnarkose gesehen, bei dem der Patient spricht und sich vollkommen wohl fühlt und den Aufwachraum in kürzester Zeit verlassen kann“, sagt Brown, der auch stellvertretender Direktor des MIT-Instituts für Medizintechnik und Wissenschaft ist. „Jede Anästhesie sollte auf diese Weise enden, aber das wird nie geschehen, wenn die Anästhesisten an ihren alten Verfahren festhalten“, sagt er.
„Wir versuchen, eine neue Phase für die Anästhesiepraxis zu schaffen, in der man das Gehirn eines Patienten nach einer Vollnarkose aktiv wieder einschaltet.“