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Narkose

    Als Narkose bzw. Allgemeinanästhesie oder Betäubung bezeichnet man einen künstlich herbeigeführten Zustand der Bewusstlosigkeit, wobei es in der Regel darum geht, bei einem schweren medizinischen Eingriff in den Körper nicht nur das Bewusstsein sondern vor allem das Schmerzempfinden auszuschalten. Eine Narkose wird heute meist durch Medikamentengaben herbeigeführt und dient dazu, therapeutische und/oder diagnostische Maßnahmen durchzuführen, ohne dass der oder die Betroffene diesen Prozess bewusst miterlebt und möglicherweise Schmerzempfindungen entstehen.

    Die Bedeutung psychologischer Faktoren bei einer Narkose wurden erst in den letzten Jahren genauer untersucht, wobei sich diese Untersuchungen vor allem mit der psychologischen Verarbeitung des Narkose- und Operationsgeschehens und den da­bei auftretenden emotionalen Reaktionen der Behandelten beschäftigen. Daher weiß man etwa, dass häufig in der präoperativen Phase starke Emotionen wie Ängste auftreten, die zu physiologischen Veränderungen wie einer Erhöhung der Herzfrequenz, einer Veränderung des Herzrhythmus, zu Blutdruckerhöhungen, zu Veränderung der Atemfrequenz und sogar zu einer Veränderung in der Kohlendioxydkonzentration des Blutes führen können, die die Durchführung der Narkose erschweren bzw. sogar unmöglich machen können.

    Dass das menschliche Gehirn selbst unter Vollnarkose übrigens relativ viel von der Umwelt mitbekommt, zeigt sich daran, dass man in einer Untersuchung Probanden per Kopfhörer im Operationssaal Entspannungsmusik und verbale Botschaften vorspielte, und durch diese positiven Suggestionen etwa ein Drittel der postoperativen Schmerzmittel einsparen konnte. Daher ist dieser Einfluss auch von klinischem Interesse, denn weltweit werden jedes Jahr mehr als zweihundert Millionen Menschen operiert, meist unter Vollnarkose. Viele Menschen haben dabei Angst vor dem Kontrollverlust, und immer wieder hört man Berichte über Phasen intraoperativer Wachheit, doch sind explizite Erinnerungen an Ereignisse während des Bewusstseinsverlusts extrem selten (ca. 2 Promille). Diese Ergebnisse zur intraoperativen Wahrnehmung legtenaber nahe, dass ChirurgInnen stärker auf Geräusche oder negative Kommentare während der Operation achten sollten (Stangl, 2018).

    Neuere Untersuchungen zeigen, dass die funktionelle Konnektivität der fronto-parietalen Gehirnnetzwerke die Wirksamkeit eine Narkose beeinflusst. Bekanntlich wirkt eine Narkose nicht bei allen Menschen in gleicher Weise. Nun hat man in Untersuchungen herausgefunden, dass die individuelle Wirksamkeit eines Narkosemittels von der Struktur und Verknüpfung verschiedener Hirnnetzwerke im Stirn- und Scheitelhirn abhängt. Um herauszufinden, welche Netzwerke etwas mit der individuellen Narkoseneigung zu tun haben, überwachte man (Feng et al., 2023) die Hirnaktivität von Studienteilnehmern mit einem funktionellen Magnetresonanztomographen, wobei diese sowohl im wachen als auch im mäßig sedierten Zustand die ein Geräusch oder eine Geschichte zu hören bekamen, auf die sie jeweils mit dem Drücken eines Buzzers reagieren sollten. Dadurch bestimmte man die Reaktionszeit der Probanden in den verschiedenen Bewusstseinszuständen und die Aufnahmen gaben außerdem Aufschluss über die Aktivität der relevanten Hirnareale sowie über ihre Struktur und Verbindungen miteinander. Bei 30 Prozent der Teilnehmer hatte die mäßige Sedierung keinen Einfluss auf ihre Reaktionszeit, was daran lag, dass die narkoseresistenten Studienteilnehmer grundlegende Unterschiede in der Funktion und den Strukturen ihres Frontal- und Parietallappens aufwiesen. Menschen mit einem größeren Volumen an grauer Substanz in den frontalen Regionen und einer stärkeren funktionellen Konnektivität innerhalb der fronto-parietalen Gehirnnetzwerke benötigen höhere Dosen eines Narkosemittels, um nicht mehr ansprechbar zu sein, während Menschen mit einer schwächeren Konnektivität und einem geringeren Volumen an grauer Substanz in diesen Regionen geringere erfordern.

    Interessanterweise weiß man auch heute noch recht wenig, wie der Effekt einer Narkose zustandekommt. Bisher ist man davon ausgegangen, dass Narkosemittel die Signalübertragung zwischen verschiedenen Hirnarealen unterbrechen, doch nun fand man aber heraus, dass bestimmte Areale unter Narkose auch viel weniger Informationen produzieren. Die oft gemessene Reduktion von Informationstransfer unter Narkose könnte also eine Folge dieser reduzierten Produktion sein und nicht eine Folge gestörter Signalübertragung. Findet auffallend wenig Informationsübertragung zwischen verschiedenen Gehirnarealen statt, ist entweder die Signalübertragung in den Nervenfasern gehemmt, oder bestimmte Gehirnareale sind weniger aktiv bei der Erzeugung von Informationen. Wollstadt et al. (2017) untersuchten im Gehirn von Frettchen die Areale des Gehirns, aus denen unter Narkose weniger Informationen übermittelt werden als im Wachzustand, und entdeckten dabei, dass dort die Informationsproduktion unter Narkose stärker beeinträchtigt war als in den Zielarealen, in die die Information übertragen wird. Dies deute darauf hin, dass eher die in der Quelle verfügbare Information den Transfer bestimmt und nicht die gestörte Signalübertragung, denn wäre Letzteres der Fall, würde man eine stärkere Reduktion in Zielarealen erwarten, indem hier weniger Informationen ankommen.

    Es ist bekannt, dass Überlebende der Intensivstation oft an dauerhaften Beeinträchtigungen wie zum Beispiel Verwirrung oder Gedächtnisverlust leiden, die sich über Monate bis hin zu Jahren ziehen können, doch wurde bis jetzt der Zusammenhang zwischen verlängerter Anästhesie und Einschränkung von Kognition und die direkten Auswirkungen auf die neuronalen Verbindungen noch nicht im Detail untersucht. Das liegt daran, dass es schwierig ist, die Gehirne von Betroffenen mit einer so hohen Auflösung zu untersuchen, um die Verbindungen zwischen einzelnen Neuronen überwachen zu können. Nun konnte von Wenzel et al. (2021) am Mausmodell mit einer experimentellen Plattform die Verbindungen zwischen Neuronen während verlängerter Narkose und damit verbundene kognitive Auswirkungen untersuchen. Es zeigte sich, dass eine längere Narkose die synaptische Architektur des Gehirns unabhängig vom Alter signifikant verändert.

    Literatur

    Deng, Feng, Taylor, Nicola, Owen, Adrian M., Cusack, Rhodri & Naci, Lorina (2023). Responsiveness variability during anaesthesia relates to inherent differences in brain structure and function of the frontoparietal networks. Human Brain Mapping, doi:10.1002/hbm.26199.
    Dony, M. (1982). Psychologische Aspekte im Bereich der Anästhesie (S. 168-200). In Beckmann, D., Davies-Osterkamp, S., Scheer, J.W. (Hrsg.), Medizinische Psychologie. Springer Verlag.
    Stangl, W. (2018). Gehirn und Zeit. [werner stangl]s arbeitsblätter.
    WWW: https://arbeitsblaetter.stangl-taller.at/GEHIRN/GehirnZeit.shtml (2018-02-07).
    Stangl, W. (2023, 16. Jänner). Die funktionelle Konnektivität der fronto-parietalen Gehirnnetzwerke beeinflusst die Wirksamkeit eine Narkose. Stangl notiert ….
    https:// notiert.stangl-taller.at/grundlagenforschung/die-funktionelle-konnektivitaet-der-fronto-parietalen-gehirnnetzwerke-beeinflusst-die-wirksamkeit-eine-narkose/.
    Wenzel, Michael, Leunig, Alexander, Han, Shuting, Peterka, Darcy S. & Yuste, Rafael (2021). Prolonged anesthesia alters brain synaptic architecture. Proceedings of the National Academy of Sciences, doi:10.1073/pnas.2023676118.
    Wollstadt, P., Sellers, K. K., Rudelt, L., Priesemann, V., Hutt, A., et al. (2017). Breakdown of local information processing may underlie isoflurane anesthesia effects. PLOS Computational Biology 13(6): e1005511. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005511.


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