Het kan sommige patiënten echter veel tijd kosten om wakker te worden, waardoor het gebruik van dure operatiekamers wordt opgehouden en medisch personeel wordt bezet dat hen nauwlettend in de gaten moet houden.
Nu zijn onderzoekers van het MIT en het Massachusetts General Hospital een stap dichter bij een behandeling gekomen om patiënten snel te laten ontwaken na toediening van een algehele anesthesie, na een studie van het mechanisme dat mensen in staat stelt om weer bij bewustzijn te komen.
In een paper gepubliceerd in het tijdschrift PNAS, tonen de onderzoekers aan dat het activeren van dopamineneuronen in de ventrale tegmentale zone (VTA) van de hersenen actieve opkomst uit algemene anesthesie veroorzaakt.
Dit is belangrijk omdat het mechanisme waarmee we weer bij bewustzijn komen na algemene anesthesie tot nu toe slecht is begrepen, volgens Ken Solt, een onderzoeksfiliaal in het Department of Brain and Cognitive Sciences aan het MIT en een anesthesist in het Massachusetts General Hospital. Hij leidde het onderzoek samen met Emery Brown, de Edward Hood Taplin Professor of Medical Engineering and Computational Neuroscience aan het MIT en een anesthesist aan het Massachusetts General Hospital.
“Het proces van hoe de neurale circuits weer online komen na anesthesie is niet echt diepgaand bestudeerd, en dit is iets dat ons interesseerde vanuit een klinisch standpunt, omdat we manieren onderzoeken om de anesthesie snel terug te draaien,” zegt Solt.
De onderzoekers hebben eerder aangetoond dat Ritalin, het medicijn dat vaak wordt gebruikt om Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD) te behandelen, verdoofde ratten bijna onmiddellijk uit de narcose kan brengen.
Ritalin is een stimulerend middel dat de niveaus van de neurotransmitter dopamine verhoogt, waarvan bekend is dat het de waakzaamheid bevordert. Maar de specifieke dopaminecircuits in de hersenen die de opwinding na een verdoving reguleren, bleven onduidelijk.
Om het precieze betrokken mechanisme te bepalen, gebruikten de onderzoekers optogenetica om selectief dopamineneuronen te activeren in de VTA van verdoofde muizen.
De onderzoekers ontwikkelden eerst dopamineneuronen in de VTA van de muizen om lichtgevoelige eiwitten tot expressie te brengen. Vervolgens konden zij deze specifieke neuronen activeren door er blauw laserlicht op te schijnen.
De gemanipuleerde muizen werden onder een gestage dosis narcose gebracht tot zij bewusteloos en op hun rug lagen. Op hun rug liggen op deze manier is een zeker teken dat een knaagdier bewusteloos is, omdat zelfs in hun slaap hun rechterreflex er normaal voor zou zorgen dat ze op hun voorste zijden zouden draaien om ze minder kwetsbaar te maken voor roofdieren.
De onderzoekers activeerden vervolgens de neuronen met licht, waardoor ze dopamine vrijgaven. Dit zorgde ervoor dat de dieren onmiddellijk wakker werden en omdraaiden, en in veel gevallen begonnen rond te lopen.
“Dopamine neuronen in de VTA worden traditioneel gezien als een belangrijke rol spelend in beloning, motivatie, en drugsverslaving, maar waren niet echt goed gekarakteriseerd in de context van opwinding,” zegt Solt. “Maar we ontdekten dat door het activeren van dopamineneuronen in dit zeer specifieke deel van de hersenen, we in staat waren om de toestand van algehele anesthesie om te keren en de dieren wakker te maken.”
Naast het vrijmaken van kostbare tijd in de operatiekamer, kan het ontwikkelen van een behandeling om mensen snel uit de anesthesie te halen ook de bijwerkingen verminderen, volgens Brown.
Veel mensen voelen zich bijvoorbeeld suf na narcose en merken dat hun hersenen niet erg goed werken.
“We willen de cognitieve processen van de patiënt terugbrengen naar precies waar ze waren voordat ze narcose kregen,” zegt Brown. “Het is een gegeven dat met name de hersenen van een hoge fractie van oudere patiënten minder goed zullen werken na narcose.”
De onderzoekers hebben ook ontdekt dat Ritalin de ademhalingsfunctie kan verbeteren, die ook nadelig kan worden beïnvloed door narcose.
De onderzoekers voeren nu verdere experimenten uit bij muizen om te bepalen of de cognitieve functie volledig wordt hersteld na narcose bij gebruik van Ritalin.
Ze voeren ook proeven uit met Ritalin bij mensen, om te bevestigen dat het inderdaad het herstel na algehele anesthesie versnelt.
“We hebben allemaal dat perfecte ontwaken na algehele anesthesie gezien, waarbij de patiënt praat en perfect comfortabel is en in een zeer korte tijd de verkoeverkamer verlaat,” zegt Brown, die ook de associate director is van MIT’s Institute for Medical Engineering and Science. “Elke anesthesie zou op deze manier moeten eindigen, maar het zal nooit gebeuren als anesthesisten vast blijven houden aan hun oude processen,” zegt hij.
“We proberen een nieuwe fase te creëren voor de anesthesiepraktijk waarin je actief iemands hersenen weer aanzet na het ondergaan van algemene anesthesie.”