La complessa interazione tra anestesia generale ed elaborazione sensoriale: approfondimenti dagli studi sul propofol

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L’anestesia generale è una procedura medica che svolge un ruolo fondamentale in vari interventi chirurgici e medici, con quasi 60.000 procedure che si svolgono ogni giorno solo negli Stati Uniti (Brown et al., 2010).

Una pietra angolare dell’anestesia generale è il raggiungimento dello stato di incoscienza, in cui il paziente rimane inconsapevole di ciò che lo circonda e della procedura medica in corso (Brown et al., 2010).

Tuttavia, esiste un evento raro ma sconcertante noto come consapevolezza intraoperatoria, che si verifica quando l’obiettivo dell’incoscienza non viene raggiunto (Ghoneim, 2000).

I pazienti che sperimentano questo fenomeno riportano gravi traumi (Kotsovolis & Komninos, 2009), sottolineando l’importanza di comprendere i meccanismi che sono alla base dell’anestesia generale, in particolare il suo impatto sull’elaborazione sensoriale.

Storicamente, la ricerca nel campo dell’anestesia si è concentrata prevalentemente sui cambiamenti fisiologici indotti dagli anestetici. Sebbene queste conoscenze siano state determinanti nel promuovere la sicurezza e l’efficacia dell’anestesia, spesso trascurano l’aspetto critico di come questi farmaci influenzano l’elaborazione degli input sensoriali. Per colmare questa lacuna nella nostra comprensione, il presente studio mirava a studiare l’impatto dell’anestetico ampiamente utilizzato, il propofol, sull’elaborazione delle informazioni sensoriali.



La somministrazione di propofol è il processo di somministrazione di propofol, un farmaco utilizzato per l’anestesia e la sedazione, a un paziente. Il Propofol viene somministrato per via endovenosa, il che significa che viene iniettato in una vena.

La somministrazione di Propofol può essere utilizzata per vari scopi, tra cui:

  • Induzione dell’anestesia generale:  il Propofol è comunemente usato per indurre l’anestesia generale, che è uno stato di incoscienza necessario per molte procedure chirurgiche.
  • Mantenimento dell’anestesia generale:  il Propofol può essere utilizzato anche per mantenere l’anestesia generale una volta indotta.
  • Sedazione procedurale:  il Propofol può essere utilizzato per sedare i pazienti per procedure che normalmente non vengono eseguite in anestesia generale, come colonscopie ed endoscopie.
  • Cura dell’anestesia monitorata (MAC):  il Propofol può anche essere utilizzato per fornire MAC, che è un tipo di sedazione che consente ai pazienti di essere svegli ma a proprio agio durante le procedure.

La somministrazione di Propofol può essere effettuata da diversi professionisti sanitari, inclusi anestesisti, infermieri e altri tecnici medici. Il metodo specifico di somministrazione varierà a seconda dello scopo della sedazione.

Per l’induzione dell’anestesia generale, il propofol viene generalmente somministrato come iniezione in bolo. Ciò significa che l’intera dose di propofol viene iniettata in un breve periodo di tempo. Per il mantenimento dell’anestesia generale e della sedazione procedurale, il propofol viene generalmente somministrato sotto forma di infusione. Ciò significa che il propofol viene somministrato al paziente per un periodo di tempo più lungo, tipicamente attraverso una pompa.

La somministrazione di Propofol è una procedura relativamente sicura, ma ci sono alcuni rischi potenziali ad essa associati. Questi rischi includono:

  • Ipotensione:  il Propofol può causare una diminuzione della pressione sanguigna.
  • Depressione respiratoria:  il Propofol può causare una diminuzione della frequenza e della profondità respiratoria.
  • Apnea:  in rari casi, il propofol può causare la completa cessazione della respirazione.
  • Effetti avversi sul cuore:  il Propofol è stato collegato ad un aumento del rischio di aritmie cardiache in alcuni pazienti.

È importante monitorare attentamente i pazienti dopo la somministrazione di propofol per identificare e gestire eventuali effetti avversi.

Ecco alcuni esempi specifici di come la somministrazione di propofol viene utilizzata in diversi contesti clinici:

  • In sala operatoria:  un anestesista può somministrare propofol a un paziente prima dell’intervento chirurgico per indurre l’anestesia generale. L’anestesista può quindi continuare a somministrare propofol durante l’intervento per mantenere l’anestesia.
  • Nella sala endoscopica:  un’infermiera può somministrare propofol a un paziente prima di un’endoscopia per sedare il paziente e rendere la procedura più confortevole.
  • Nell’unità di terapia intensiva:  un infermiere o altro operatore sanitario può somministrare propofol a un paziente in terapia intensiva per sedarlo e fornire MAC per procedure quali radiografie del torace o inserimento di catetere.

La somministrazione di Propofol è uno strumento prezioso per gli operatori sanitari per aiutare i pazienti a sottoporsi a una varietà di procedure in modo sicuro e confortevole.


La natura complessa del Propofol

Il propofol, un anestetico ampiamente utilizzato, ha attirato l’attenzione grazie al suo meccanismo d’azione molecolare unico. Funziona come un agonista GABA, influenzando la neurotrasmissione inibitoria del cervello (Bai et al., 1999; Hemmings et al., 2005, 2019). Sebbene la sua azione molecolare sia ben compresa, esiste ancora una notevole lacuna nella comprensione di come il propofol operi a livello delle reti funzionali del cervello (Purdon et al., 2013; Brown et al., 2011; Lewis et al., 2012, 2013). ).

Studi elettrofisiologici hanno dimostrato che il propofol induce cambiamenti distinti nell’attività cerebrale. Porta ad un aumento complessivo delle oscillazioni lente (0,1-4 Hz) nelle registrazioni dell’elettroencefalogramma (EEG) e del potenziale di campo locale (LFP), provocando contemporaneamente un’ampia riduzione dell’attività dei picchi (Bastos et al., 2021; Redinbaugh et al., 2020; Purdon et al., 2015).

Queste oscillazioni creano un’alternanza ritmica tra stati di attività neurale alta e bassa noti rispettivamente come stati “Su” e “Giù”, con picchi di attività strettamente legati alla fase di queste oscillazioni (Lewis et al., 2012; Bastos et al., 2021).

Le implicazioni dei cambiamenti indotti dal Propofol nell’elaborazione sensoriale

Questi cambiamenti nei modelli di attività neurale indotti dal propofol sono di fondamentale interesse, poiché possono interrompere la coordinazione e la sincronizzazione tra diverse regioni della corteccia, che è vitale per una comunicazione efficace all’interno del cervello (Lewis et al., 2012; Bastos et al. , 2021; Redinbaugh et al., 2020; Fries, 2015; Pesaran et al., 2018).

In particolare, la ricerca ha dimostrato che le risposte sensoriali si indeboliscono nelle aree corticali superiori mentre sono relativamente preservate nelle regioni della corteccia sensoriale inferiore sotto l’influenza del propofol (Krom et al., 2020; Ishizawa et al., 2016). Questi risultati suggeriscono la possibilità che il farmaco possa influenzare la trasmissione delle informazioni sensoriali dalle aree corticali inferiori a quelle superiori.

Indagare gli effetti del Propofol sull’elaborazione sensoriale

Per far luce su queste complesse interazioni, il presente studio ha esaminato i dati raccolti da primati non umani durante una precedente indagine sull’anestesia con propofol (Bastos et al., 2021). Lo studio ha confrontato e contrapposto le risposte corticali alla stimolazione uditiva e tattile prima e dopo la perdita di coscienza indotta dal propofol.

L’analisi ha compreso registrazioni simultanee di potenziali di campo locale (LFP) e picchi di attività da più livelli corticali, tra cui la corteccia sensoriale (corteccia temporale), la corteccia associativa (corteccia parietale) e la corteccia di livello superiore (corteccia frontale). Osservando l’attività neurale a questi diversi livelli, i ricercatori miravano a capire come l’anestesia con propofol potrebbe influenzare la trasmissione delle informazioni sensoriali attraverso la corteccia.

I risultati dello studio

I risultati dello studio hanno rivelato che l’anestesia con propofol non compromette in modo significativo l’elaborazione sensoriale nella corteccia sensoriale, il che è in linea con la ricerca precedente (Krom et al., 2020; Ishizawa et al., 2016). Tuttavia, è stato osservato un cambiamento notevole e significativo per quanto riguarda la trasmissione di questi segnali sensoriali alle aree corticali di livello superiore.

I dati hanno dimostrato che l’influenza del propofol interrompe la comunicazione efficace e la trasmissione delle informazioni sensoriali dalla corteccia sensoriale alle aree corticali di livello superiore. Questa interruzione potrebbe potenzialmente spiegare la diminuzione della reattività sensoriale nelle regioni corticali superiori e fornire informazioni sulle basi neurali della consapevolezza intraoperatoria, dove i pazienti rimangono consapevoli durante l’intervento nonostante siano sotto anestesia.

Discussione

I risultati dello studio fanno luce sull’intricata relazione tra la somministrazione dell’anestesia con propofol e l’elaborazione delle informazioni sensoriali nel cervello, offrendo nuove informazioni sui meccanismi neurali responsabili della consapevolezza intraoperatoria e sugli effetti complessivi di questo anestetico ampiamente utilizzato.

Persistenza delle risposte della corteccia uditiva nello stato di inconscio

Uno dei risultati chiave del nostro studio è stata la persistenza delle risposte sensoriali nella corteccia uditiva durante lo stato inconscio indotto dal propofol. Questo risultato è coerente con la ricerca precedente (Krom et al., 2020; Ishizawa et al., 2016; Supp et al., 2011; Liu et al., 2012; Nourski et al., 2017, 2018) ed evidenzia la notevole resilienza della corteccia sensoriale agli effetti del propofol, anche in uno stato di incoscienza.

Perdita progressiva di informazioni nelle aree corticali superiori

Tuttavia, lo studio ha anche rivelato che man mano che le informazioni sensoriali progrediscono dalla corteccia uditiva verso aree di ordine superiore, si verifica una significativa riduzione delle informazioni legate allo stimolo. Questa riduzione è stata particolarmente evidente nella corteccia parietale e prefrontale. Nella corteccia prefrontale, le informazioni sugli stimoli erano quasi assenti, indicando una profonda interruzione nell’elaborazione e nell’integrazione sensoriale.

Interruzione della comunicazione corticale

La scomparsa della coerenza alfa-beta indotta dallo stimolo tra le diverse aree corticali durante lo stato inconscio suggerisce una rottura nella coordinazione delle informazioni sensoriali attraverso la corteccia. Questo è un risultato critico, poiché implica che l’anestesia con propofol può compromettere la comunicazione tra le varie regioni corticali.

Questa interruzione della comunicazione corticale a lungo raggio è in linea con l’ipotesi di Dehaene e Changeux (2011), che suggerisce che la consapevolezza cosciente si basa sulla trasmissione dell’attività corticale attraverso la corteccia attraverso proiezioni a lungo raggio. Tali interruzioni nella comunicazione corticale possono contribuire alla perdita di coscienza e consapevolezza intraoperatoria.

Il ruolo degli stati su e giù

I nostri risultati mettono in discussione l’idea che gli stati Up durante l’incoscienza indotta dal propofol rappresentino brevi finestre di normale attività cosciente all’interno del cervello. Mentre gli stati Su erano associati a maggiori picchi nella corteccia uditiva, queste risposte erano notevolmente ridotte rispetto allo stato Sveglio. Nelle aree corticali di ordine superiore, le risposte di picco osservate nello stato di Veglia erano significativamente diminuite o del tutto assenti nello stato di Inconscio. Questi risultati suggeriscono che gli stati Up rappresentano uno stato neurofisiologico unico, distinto dalla normale attività cosciente.

Potenziali meccanismi di interruzione dell’elaborazione sensoriale

Esistono diverse ipotesi riguardanti i meccanismi responsabili dell’interruzione dell’elaborazione sensoriale durante l’anestesia. I nostri risultati, insieme ad altri, suggeriscono che l’interruzione avviene principalmente all’interno della corteccia, in contrasto con l’ipotesi del gating talamico, che implica che l’elaborazione sensoriale viene interrotta nel relè talamico verso la corteccia sensoriale primaria.

Una spiegazione plausibile per i nostri risultati è il “meccanismo dei colpi multipli”, che presuppone che numerose piccole perturbazioni si accumulino lungo i percorsi di elaborazione sensoriale (Krom et al., 2020). Tuttavia, i nostri dati suggeriscono un sostanziale calo nell’elaborazione delle informazioni tra la corteccia sensoriale e la corteccia parietale/frontale.

Direzioni future e implicazioni cliniche

I risultati di questo studio hanno implicazioni significative nel campo dell’anestesiologia, in particolare nella comprensione dei meccanismi alla base della consapevolezza intraoperatoria. Le firme neurali identificate in questo studio, come l’interruzione della coerenza inter-areale e la progressiva perdita di elaborazione delle informazioni lungo la gerarchia corticale, possono servire come obiettivi preziosi per il monitoraggio dei pazienti in anestesia generale. Questo monitoraggio può aiutare a garantire che i pazienti rimangano in uno stato di vera incoscienza, prevenendo l’esperienza angosciante della consapevolezza intraoperatoria.

Conclusione

Comprendere la complessità del modo in cui l’anestesia generale influisce sull’elaborazione sensoriale nel cervello è un passo fondamentale per migliorare la sicurezza del paziente e ridurre il rischio di consapevolezza intraoperatoria. I risultati dello studio, basati sui cambiamenti nell’attività neurale indotti dal propofol, sottolineano l’importanza di indagare l’intera catena di elaborazione sensoriale, dalle aree corticali inferiori a quelle superiori.

Anche se resta ancora molto da esplorare in questo intricato campo di ricerca, i risultati di questo studio offrono preziose informazioni sui meccanismi neurali alla base dell’impatto dell’anestesia generale, in particolare del propofol, sull’elaborazione sensoriale. Ulteriori studi e la continua esplorazione di questi meccanismi contribuiranno in definitiva a migliorare la sicurezza e l’efficacia delle procedure anestetiche, garantendo che i pazienti siano realmente incoscienti e inconsapevoli durante l’intervento chirurgico.


Le implicazioni fisiologiche di COVID-19 sulla somministrazione dell’anestesia con Propofol

La pandemia di COVID-19, causata dal nuovo coronavirus SARS-CoV-2, ha gettato un’ombra profonda sui sistemi sanitari globali, costringendo gli operatori sanitari a rivalutare e adattare varie procedure e pratiche mediche. Uno di questi aspetti è la somministrazione dell’anestesia generale, con particolare attenzione all’agente comunemente usato, il propofol. Gli effetti fisici del COVID-19 sulla somministrazione dell’anestesia con propofol sono complessi e sfaccettati e hanno un impatto sia sugli operatori sanitari che sui pazienti. Questo articolo approfondisce questi effetti, facendo luce sulle sfide e sugli adattamenti resi necessari dalla pandemia.

  • Complicanze respiratorie e gestione delle vie aeree

Il COVID-19 è principalmente una malattia respiratoria che può manifestarsi come polmonite e sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS). I pazienti con COVID-19 grave spesso sperimentano una ridotta funzionalità polmonare, che pone sfide specifiche durante la somministrazione dell’anestesia con propofol.

Effetto sul dosaggio del propofol : gli anestesisti potrebbero dover aggiustare il dosaggio del propofol per tenere conto dello stato respiratorio compromesso dei pazienti COVID-19. La ridotta funzionalità polmonare può influenzare la farmacocinetica del farmaco, richiedendo un approccio più cauto per evitare un’eccessiva sedazione e depressione respiratoria.

Gestione delle vie aeree : l’intubazione e l’estubazione, passaggi cruciali nell’anestesia generale, diventano più complicati durante la pandemia a causa del rischio di trasmissione virale. L’uso di dispositivi di protezione individuale (DPI) aggiuntivi può prolungare il tempo necessario per queste procedure. Gli operatori sanitari devono adattarsi a queste sfide per garantire la somministrazione sicura dell’anestesia con propofol.

  • Anomalie della coagulazione e cambiamenti emodinamici

Il COVID-19 è associato ad anomalie della coagulazione e complicanze cardiovascolari. I pazienti possono presentare ipercoagulabilità e un aumentato rischio di trombosi. Ciò può influenzare la scelta degli anestetici e il monitoraggio della stabilità emodinamica.

Scelta degli agenti anestetici : dato il potenziale di complicanze trombotiche nei pazienti COVID-19, gli anestesisti potrebbero dover prendere in considerazione alternative al propofol, che potrebbero esacerbare le anomalie della coagulazione. In alcuni casi potrebbero essere preferite le tecniche di anestesia regionale, come l’anestesia neuroassiale.

Monitoraggio emodinamico : gli anestesisti dovrebbero essere vigili nel monitorare i parametri emodinamici durante la somministrazione dell’anestesia con propofol nei pazienti COVID-19. L’impatto del virus sulla funzione cardiovascolare richiede un’attenta osservazione per garantire la sicurezza del paziente.

  • Sfide nel controllo e nella sicurezza delle infezioni

Le misure di controllo delle infezioni sono diventate fondamentali durante la pandemia, con gli operatori sanitari che devono salvaguardarsi dalla trasmissione del virus nelle strutture sanitarie. Queste misure influenzano profondamente la somministrazione dell’anestesia con propofol.

Maggiore utilizzo dei DPI : l’uso di DPI estesi, comprese maschere N95, visiere e camici, può complicare il lavoro degli anestesisti. Indossare e togliere i DPI richiede molto tempo e richiede una stretta aderenza ai protocolli di controllo delle infezioni.

Protocolli di sterilizzazione migliorati : le procedure di pulizia e sterilizzazione per le apparecchiature mediche sono diventate più rigorose, compresa la disinfezione delle postazioni di anestesia e dei dispositivi di monitoraggio. Questo approccio meticoloso al controllo delle infezioni è essenziale per prevenire la trasmissione virale.


link di riferimento: https://direct.mit.edu/jocn/article-abstract/doi/10.1162/jocn_a_02081/117931/Propofol-mediated-Un awareness-Disrupts?redirectedFrom=fulltext

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