研究人员解释统计学、神经科学如何改善麻醉学

麻醉是在大脑中进行的，这是很直观的，但在手术过程中，麻醉医生在监测和给病人用药时的标准方案是依赖于觉醒的间接迹象，比如运动，心率和血压的变化。通过对脑科学和统计模型的研究，马萨诸塞州总医院(Massachusetts General Hospital)的麻醉师、麻省理工学院(MIT)皮考尔学习与记忆研究所(Picower Institute for Learning and Memory)的神经科学家埃默里·n·布朗(Emery N. Brown)将大脑置于研究领域的中心位置。例如，他的发现让他可以安全地给更少的麻醉，这对病人有重要的好处。

关键是发展理论（即神经科学）和分析（即统计）理解患者的脑电图（EEG）脑波测量全身麻醉。在一个说话2月16日，在德克萨斯州奥斯汀市举行的美国科学促进会年会上，布朗将介绍如何做到这一点麻醉在大脑中的效果产生了脑波的特定模式以及如何通过EEG数据监控它们会导致更好的照顾。他作为更广泛讨论在大脑研究中使用数据分析的一部分的一部分。

“我们应该使用神经科学和神经科学范式试图了解大脑下的大脑中发生的事情，”棕色，爱德华罩Taplin教授医学工程和科学研究所和脑部和认知部门的计算神经科学教授麻省理工学院的科学。“这是一种神经生理过程，影响大脑和中枢神经系统，所以如何成为神经科学领域的发展是如何忍受麻醉下大脑的问题？”

在十多年来的众多论文中，布朗帮助了该领域了解不同麻醉药物的药物 - 例如异丙酚，右甲酰嘌呤和七氟烷与各种神经元受体相互作用，影响大脑不同地区的电路。那些神经生理学效应最终引起了无意识状态 - 基本上是一个“可逆彗形” - 以强大的低频脑波为特征，其特征在于基本上压倒了使如感官感知，更高的认知或电机控制的正常节律。

理解这种程度的麻醉允许实际见解。在2016年10月的一项研究中国家科学院的诉讼程序例如，Brown和他的同事Ken Solt展示了刺激大脑腹侧被盖区产生多巴胺的神经元是如何唤醒全身麻醉的老鼠的。这项研究还提出了一种唤醒人类患者的方法，可以减少副作用，更快地恢复正常的大脑功能，帮助患者更快地走出手术室，进入康复阶段。

在阐明全身麻醉的神经科学的同时，Brown开发了统计方法来精细地分析脑电图测量结果，使麻醉师可以将这些知识应用到患者身上。例如，布朗已经证明，脑电图读数的无意识水平会根据药物、剂量和患者年龄的不同而有不同的特点。

“这些药物如何在大脑中发挥作用，这是一个重要的信号处理问题，”布朗说。“药物通过产生振荡起作用，这些振荡很容易在脑电图中看到，它们会随着药物剂量、类别和年龄而系统地改变。”

在每次手术过程中，布朗说，他使用实时EEG读数来保持患者充分提醒，而不会给予太多。在最近涉及81岁的癌症患者的案例中，布朗表示，他能够舒适地施用大约第三个所谓的需要剂量。这对老年患者来说尤为重要。

“我们已经知道你不必尽可能多地给老年人，但事实证明它可能更少，”布朗说，谁是麻省理工学院老龄化脑倡议的创始研究人员之一。

老年患者醒来时特别容易出现问题性副作用，包括谵妄或术后认知功能障碍。布朗说，通过神经科学的方法来防止过量麻醉可以帮助预防这类问题。

在他上个月发表的最新论文中国家科学院的诉讼程序，布朗的博士后研究员金成恩(Seong-Eun Kim)领导的小组提出了一种强大的新算法来分析数据集，比如脑电图，其中的波随时间变化。SS-MT方法从这些数据中产生高分辨率、低噪声的谱图。在这项研究中，他使用SS-MT来识别不同意识状态下的脑电图变化病人他们接受了异丙酚。

他说:“如果我们能得到更清晰、更干净、无噪声的声谱图，那么我们就能更好地推断各州。”

布朗说，他不希望自己的方法只停留在自己身上。为了帮助把大脑放在练习的中心，布朗开发了免费的训练材料http://www.anesthesiaeeg.com。他还致力于在专业团体中推广这些想法。

最终，随着更多麻醉学家获得知识和脑电图的设备，布朗表示，设备制造商为其使用产生更好的显示器，该领域可以转向医生对患者直接观察患者的模型脑在手术期间监测和保持其意识时。

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