Kako točno djeluju lijekovi za opću anesteziju još uvijek nije u potpunosti poznato. No znanstvenici sve više otkrivaju da bi upravo način na koji anestezija privremeno „isključuje“ svijest mogao pružiti važne odgovore o tome kako ljudski mozak funkcionira – pa čak i kako nastaje sama svijest.
Godine 1797. britanskom mornaričkom zapovjedniku admiralu Horaciju Nelsonu amputirana je desna ruka. Operacija mu je spasila život, no prema legendi jedini anestetik koji je tada imao na raspolaganju bio je gutljaj ruma.
Veći dio ljudske povijesti kirurški zahvati, uključujući amputacije, izvođeni su na potpuno budnim pacijentima. Uvođenje općih anestetika 1846. godine predstavljalo je veliku prekretnicu u medicini jer je omogućilo privremeno „isključivanje“ svijesti tijekom operacije.
Danas se svake godine više od 350 milijuna kirurških zahvata obavi uz opću anesteziju. Ipak, unatoč dugoj uporabi tih lijekova, znanstvenici još uvijek nemaju potpun odgovor na pitanje kako oni zapravo dovode do gubitka svijesti.
Kako opća anestezija djeluje na mozak?
Postoji više vrsta anestetika. Neki izravno blokiraju bol, dok drugi izazivaju pospanost i opuštanje. Opći anestetici idu korak dalje – dovode pacijenta u stanje nesvijesti u kojem nema svjesnosti o onome što se događa.
Među tvarima koje mogu izazvati nesvijest nalaze se različiti lijekovi i plinovi. Jedan od najčešće korištenih općih anestetika je propofol, dok se neki drugi, poput ksenona, u medicinskoj praksi koriste znatno rjeđe.
Iako se anestetici međusobno mogu značajno razlikovati po kemijskoj strukturi, imaju zajednički učinak: ometaju komunikaciju između živčanih stanica u mozgu.
Snimanja magnetskom rezonancijom pokazuju da tijekom opće anestezije dolazi do globalnog smanjenja aktivnosti mozga. Međutim, još nije potpuno jasno kako upravo ta promjena dovodi do gubitka svijesti.
Znanstvenici još raspravljaju o tome mora li se tijekom anestezije „isključiti“ cijeli mozak ili ključnu ulogu imaju samo određena područja.
Talamus kao mogući ključ za razumijevanje svijesti
Profesor biokemije i anesteziologije Nick Franks s Imperial Collegea u Londonu ističe da je zbog međusobne povezanosti različitih dijelova mozga teško utvrditi što točno pokreće njegovo globalno smanjenje aktivnosti.
Posebnu pozornost znanstvenici posvećuju talamu, strukturi smještenoj duboko u mozgu koja djeluje kao svojevrsno komunikacijsko središte između različitih područja mozga.
Čini se da se talamus među prvim područjima mozga „isključuje“ nakon primjene opće anestezije. Budući da ima važnu ulogu u pokretanju i održavanju sna, znanstvenici istražuju mogućnost da anestetici na neki način preuzimaju prirodne mehanizme kojima mozak regulira san i budnost.
Eksperimenti na životinjama dodatno su zanimljivi. Kada se određeni dio talamusa stimulira tijekom anestezije, životinja se može probuditi. Slični eksperimenti provedeni su i kod nekih osoba u komi, kod kojih je stimulacija talamusa u određenim slučajevima dovela do znakova buđenja.
Ipak, potrebno je još istraživanja kako bi se utvrdilo je li upravo taj mehanizam odgovoran za gubitak i povratak svijesti tijekom anestezije.
Drugi znanstvenici smatraju da bi glavnu ulogu mogao imati moždani korteks, vanjski sloj mozga koji se često smatra ključnim za svjesno iskustvo. U istraživanjima se spominju i frontalni i parijetalni režnjevi, povezani s višim kognitivnim funkcijama i obradom osjetilnih informacija.
Postoji li „treće stanje“ svijesti?
Jedno od zanimljivijih otkrića sugerira da svijest možda nije jednostavno podijeljena na dvije kategorije – budnost i nesvijest.
Kod većine ljudi opća anestezija znači potpuni gubitak svijesti i sjećanja na operaciju. Međutim, procjenjuje se da približno jedan od 15.000 pacijenata tijekom operacije može doživjeti određeni oblik svjesnosti i kasnije se sjećati dijela događaja. Taj se fenomen naziva slučajna svjesnost tijekom anestezije.
Anesteziolog Jaideep Pandit s Oxford University Hospitals smatra da bi neki od tih pacijenata mogli doživljavati svojevrsno „treće stanje“ svijesti, koje se nalazi između sna i budnosti, odnosno između svijesti i nesvijesti.
U jednom eksperimentu pacijenti su dobili anestetik i lijek za opuštanje mišića, ali je podlaktica bila zaštićena od djelovanja mišićnog relaksansa pomoću podveza. Pacijenti su tako mogli pomicati šaku ako su to željeli.
Rezultati su pokazali da je trećina pacijenata mogla stisnuti prste istraživača na naredbu, iako nisu pokazivali uobičajene znakove budnosti niti su tijekom operacije pokazivali znakove boli.
Pandit smatra da bi to moglo upućivati na postojanje još jedne razine svijesti koja se ne uklapa jednostavno u podjelu na budnost i nesvijest.
Anestezija kao prozor u „teški problem“ svijesti
Takozvani „teški problem svijesti“ i dalje je jedna od velikih neriješenih zagonetki znanosti.
Iako san također uključuje promjene u svijesti, opća anestezija znanstvenicima pruža jedinstvenu priliku za istraživanje jer se svijest može relativno brzo i kontrolirano privremeno isključiti.
Neuroznanstvenik Andrea Luppi sa Sveučilišta Cambridge proučavao je mozak ljudi pod općom anestezijom koristeći funkcionalnu magnetsku rezonanciju.
Posebno ga je zanimala funkcionalna povezanost, odnosno način na koji različiti dijelovi mozga međusobno komuniciraju i usklađuju svoju aktivnost.
U normalnom stanju ta je aktivnost toliko karakteristična za pojedinca da može djelovati poput svojevrsnog „neuralnog otiska prsta“. Međutim, Luppi i njegovi suradnici otkrili su da tijekom anestezije pojedinačni mozgovi postaju manje međusobno različiti i sličniji jedni drugima.
Još je zanimljivije da je mozak čovjeka pod anestezijom postao manje različit od mozga drugih primata. To bi moglo upućivati na to da anestezija posebno snažno utječe na dijelove ljudskog mozga koji su se pojavili relativno kasno u evoluciji.
Svijest možda nije smještena u jednom dijelu mozga
Luppijeva istraživanja podupiru ideju da svijest možda nije rezultat aktivnosti jednog određenog područja mozga.
Umjesto toga, svijest bi mogla nastajati iz koordinacije brojnih različitih područja i komunikacijskih čvorišta.
Tijekom budnosti različiti dijelovi mozga mogu međusobno komunicirati čak i kada nisu izravno povezani. Pod anestezijom ta komunikacija postaje znatno ograničenija, pa se čini da međusobno „razgovaraju“ uglavnom područja koja imaju izravne veze.
Luppi smatra da upravo taj prekid komunikacije između različitih dijelova mozga može biti jedan od ključnih elemenata gubitka svijesti.
U tom smislu, mozak bi se mogao usporediti s velikim komunikacijskim sustavom: nije nužno problem u tome što su pojedini dijelovi prestali raditi, nego u tome što više ne mogu učinkovito međusobno razmjenjivati informacije.
Što anestezija može otkriti o psihodelicima?
Istraživanje anestezije moglo bi pomoći i u razumijevanju načina na koji druge tvari mijenjaju svijest.
Dok opći anestetici smanjuju komunikaciju između različitih područja mozga, psihodelici poput LSD-a i psilocibina mogu imati suprotan učinak – poticati stvaranje novih komunikacijskih veza između dijelova mozga koji inače manje međusobno komuniciraju.
Unatoč sve većem broju istraživanja, znanstvenici još uvijek nemaju konačan odgovor na pitanje gdje se točno u ljudskom mozgu nalazi svijest.
„Naše razumijevanje svijesti prilično je rudimentarno“, rekao je Boris Heifets, izvanredni profesor anesteziologije, perioperativne medicine i liječenja boli na Sveučilištu Stanford.
A upravo zato opća anestezija, lijek koji se više od stoljeća koristi kako bi pacijente privremeno lišio svijesti, danas postaje jedan od važnih alata u pokušaju da znanstvenici shvate jednu od najdubljih misterija ljudskog postojanja: što nas čini svjesnima.