基于聽覺響應(yīng)時(shí)間的麻醉作用效果監(jiān)測的研究.pdf

1、麻醉劑在臨床工作和動物實(shí)驗(yàn)研究中均是必不可少的。臨床工作中使用麻醉劑是為了保障患者安全及手術(shù)順利進(jìn)行。在動物實(shí)驗(yàn)中麻醉劑可以滿足手術(shù)需要且使研究人員和實(shí)驗(yàn)動物安全。在這兩個(gè)過程中，對麻醉效果的正確評估，即準(zhǔn)確地監(jiān)測麻醉深度是十分必要的。目前起主導(dǎo)作用的是通過監(jiān)測大腦皮層活動來監(jiān)測麻醉深度的腦電圖信號。但是眾多研究發(fā)現(xiàn)這一信號具有藥物差異性，且缺少實(shí)時(shí)性，準(zhǔn)確性和可靠性也待提高。
　　 聽覺系統(tǒng)作為研究麻醉監(jiān)測的模型有其自身優(yōu)越性

2、。聽覺通路各級核團(tuán)神經(jīng)元對聲刺激只產(chǎn)生很少發(fā)放，大多數(shù)神經(jīng)元只產(chǎn)生與時(shí)間鎖定的起始(onset)反應(yīng)，即使在麻醉、昏迷、睡眠等狀態(tài)下也能保持與清醒狀態(tài)一樣對外界警覺性。且聲刺激簡單易控，可以在實(shí)驗(yàn)室中組合成各種簡單和復(fù)雜的刺激條件。在多達(dá)八級的聽覺級層中，下丘組織是一個(gè)很重要的信息整合中心，在上行和下行通路中都有著很重要的作用。尤其是考慮到實(shí)驗(yàn)方法時(shí)，下丘組織成為信息載體是很多聽覺研究的首選。
　　 時(shí)間編碼作為感覺信息在中樞的

3、編碼方式不斷得到肯定。動作電位產(chǎn)生時(shí)間，尤其是第一動作電位延時(shí)(First spike latency, FSL)由于其可能攜帶大量的感覺信息，引起了越來越多的關(guān)注。先后在視覺、體感、嗅覺、海馬的空間辨別及聽覺等感覺系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)顯示，神經(jīng)元以FSL表征感覺信息更為準(zhǔn)確和可靠。因此，現(xiàn)在認(rèn)為神經(jīng)元動作電位的產(chǎn)生時(shí)間很可能編碼了感覺信息。麻醉過程一般需要很長的記錄時(shí)間，因此我們選擇與單個(gè)動作電位具有同樣時(shí)空特性的聽覺局部誘發(fā)電位作為研究對

4、象，研究局部誘發(fā)電位的特征指標(biāo)在麻醉狀態(tài)下的變化。
　　 烏拉坦因其良好的麻醉效果在聽覺研究中常被用作麻醉劑。本研究基于烏拉坦麻醉改變小鼠神經(jīng)系統(tǒng)狀態(tài)的動物模型，實(shí)驗(yàn)中連續(xù)觀察聽覺誘發(fā)局部電位在麻醉過程中的變化，并根據(jù)聽覺誘發(fā)局部電位特征指標(biāo)的改變來研究麻醉對小鼠神經(jīng)系統(tǒng)響應(yīng)狀態(tài)的影響，旨在尋找一種更適合作為臨測麻醉深度的指標(biāo)。
　　 實(shí)驗(yàn)采用小鼠下丘體細(xì)胞外記錄的方法記錄聽覺神經(jīng)元群在麻醉狀態(tài)下對聲音刺激的反應(yīng)。將一長

5、約1.5cm的平頭金屬釘粘在小鼠頭骨表面，在下丘部位的頭骨上鉆孔，暴露下丘部位的組織，并于此后第三天時(shí)將已經(jīng)從手術(shù)麻醉中清醒的動物固定在塑料泡膜槽中，泡膜槽置于平底水盤中，放置在屏蔽室的防震臺上。保持動物雙耳聽覺正常，刺激條件為閉合聲場。通過Tucker-Davis Technologies3系統(tǒng)來產(chǎn)生純音作為刺激，其時(shí)程(duration)為50ms，上升—下降時(shí)間(rise-fall time)為5ms。通過計(jì)算機(jī)用Brainwar

6、e軟件控制和改變聲刺激的頻率和強(qiáng)度。
　　 用金屬微電極進(jìn)行細(xì)胞外記錄，記錄結(jié)果用TDT3采集和分析。在下丘用噪音找到符合條件的神經(jīng)元群后，再用由不同頻率和強(qiáng)度組合而成的純音模塊進(jìn)行刺激，以確定該神經(jīng)元群的最佳響應(yīng)頻率。接著給動物注射烏拉坦，刺激條件也更換為相應(yīng)的頻率—強(qiáng)度組合。聲音刺激誘發(fā)的局部電位的波形由計(jì)算機(jī)采集并整理。記錄過程中，可同時(shí)用Brainware軟件監(jiān)測刺激后放電直方圖(Poststimulus time hi

7、stograms，PSTH)，然后對神經(jīng)元群的潛伏期及幅度與時(shí)間的關(guān)系作圖，并擬合分析對應(yīng)的變異系數(shù)（Coefficient of variation，CV）隨時(shí)間的變化趨勢。
　　 在實(shí)驗(yàn)過程中，我們連續(xù)記錄了13只小鼠下丘在各個(gè)強(qiáng)度水平下純音誘發(fā)的局部電位。實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)階段:
　　 第一階段找尋下丘組織中符合條件的神經(jīng)元群;
　　 第二階段確定記錄電極尖端對應(yīng)神經(jīng)元群的最佳響應(yīng)頻率;
　　 第三階段從

8、完成烏拉坦注射的那一刻開始記錄，每10分鐘為一個(gè)記錄時(shí)段，每個(gè)時(shí)段記錄一組刺激強(qiáng)度依賴的聽覺局部誘發(fā)電位波形。
　　 在Matlab軟件平臺中識別出每個(gè)記錄時(shí)段的每個(gè)刺激條件對應(yīng)的聽覺局部誘發(fā)電位的潛伏期和幅度，并分別做出每個(gè)動物麻醉過程中刺激強(qiáng)度依賴的潛伏期—時(shí)間函數(shù)和幅度—時(shí)間函數(shù)，比較這兩個(gè)函數(shù)的變化。
　　 腹腔注射后，麻醉劑在小鼠體內(nèi)會表現(xiàn)出擴(kuò)散、吸收和代謝過程，這個(gè)過程因小鼠體質(zhì)等原因而有時(shí)間長短之差，但根據(jù)

9、麻醉劑血藥濃度的變化來看，其大致過程基本相同。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在這個(gè)過程中，聽覺局部誘發(fā)電位的潛伏期—時(shí)間函數(shù)在不同動物、不同強(qiáng)度刺激下有一致的變化趨勢。而幅度—時(shí)間函數(shù)則較為雜亂，變化復(fù)雜。因此我們定性地推斷聽覺局部誘發(fā)電位潛伏期是描述麻醉深度變化的指標(biāo)。
　　 定性直觀地觀察得出潛伏期的指標(biāo)特性是不夠的，我們擬通過Poincare散點(diǎn)圖作進(jìn)一步分析。該散點(diǎn)圖所得結(jié)果可從兩個(gè)方面進(jìn)行描述:
　　 一、點(diǎn)集覆蓋范圍；

10、>　　 二、點(diǎn)集聚集形態(tài)。
　　 本文中對于23個(gè)記錄位點(diǎn)的神經(jīng)元群我們分別從潛伏期和幅度兩個(gè)數(shù)值進(jìn)行考慮。結(jié)果表明，潛伏期數(shù)值的點(diǎn)集覆蓋范圍小，且聚集形態(tài)規(guī)則，說明潛伏期本身與時(shí)間有很好的相關(guān)性，隨時(shí)間推移呈現(xiàn)出較好的規(guī)律性變化。幅度點(diǎn)集覆蓋范圍大，點(diǎn)集聚集隨機(jī)性很大，說明幅度數(shù)值與時(shí)間的相關(guān)性不是很好，沒有明確的變化規(guī)律。進(jìn)一步定量說明聽覺局部誘發(fā)電位潛伏期適合作為麻醉深度的監(jiān)測指標(biāo)。
　　 選定臨測指標(biāo)后，我們以

11、該臨測指標(biāo)為參量描述麻醉深度的變化。通過分析潛伏期的變異系數(shù)(Coefficient of Variation，CV)隨記錄時(shí)段的變化，可得出CV在2h以后的記錄時(shí)段內(nèi)是幾乎穩(wěn)定不變的。然后通過曲線擬合方法并結(jié)合真實(shí)實(shí)驗(yàn)觀察所得將完整的記錄時(shí)段分為三部分:積累期、穩(wěn)定期和清醒期。然后比較麻醉真正作用的兩個(gè)期即穩(wěn)定期和清醒期的持續(xù)時(shí)間可得出，穩(wěn)定期在整個(gè)時(shí)段中所占比例較大，說明在烏拉坦麻醉時(shí)潛伏期在某個(gè)特殊時(shí)段內(nèi)是維持恒定的。
　　

12、 我們知道麻醉劑在體內(nèi)起作用主要是通過血藥濃度導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)一系列的變化。一般麻醉給藥后，血藥濃度先是逐漸增加，達(dá)到最大值后又開始降低，也就是說，麻醉劑對神經(jīng)系統(tǒng)的抑制程度是逐漸達(dá)到最大值后又開始緩慢恢復(fù)的過程。本文顯示的結(jié)果與上述完全不同。烏拉坦對潛伏期的作用結(jié)果是潛伏期在注射完成的2h內(nèi)逐漸減小，然后趨于相對穩(wěn)定不變，直至藥物代謝完畢動物清醒。
　　 烏拉坦主要通過抑制乙酰膽堿酶的活性，造成乙酰膽堿的積累，影響實(shí)驗(yàn)動物正

13、常的神經(jīng)傳導(dǎo)而發(fā)揮其麻醉作用。因此烏拉坦誘導(dǎo)聽覺固有延時(shí)的改變可能來源于麻醉對神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)延遲。至于實(shí)驗(yàn)結(jié)果和麻醉狀態(tài)下血藥濃度的改變完全不符，我們認(rèn)為這一結(jié)果和烏拉坦引起小鼠血糖水平升高有關(guān)。
　　 在討論烏拉坦作用下潛伏期的時(shí)間效應(yīng)時(shí)，我們也懷疑所示結(jié)果是否和下丘組織本身特性有關(guān)。根據(jù)下丘組織的頻率拓?fù)涮匦钥紤]所記錄神經(jīng)元群的位置和對應(yīng)潛伏期的變化是否有關(guān)。結(jié)果證實(shí)，麻醉對下丘組織的作用是普遍的，與神經(jīng)元群所處的位置無關(guān)。