마취 기전에 관한 새로운 연구


마취에 관한 기존 이론은 뇌의 여러 부위들간의 연결을 방해함으로써 환자를 의식을 잃게한다는 것이었는 데, 독일 Goethe대 Michael Wibral 교수팀은 소통의 붕괴외에 생성 정보의 감소로도 발생할 수 있다는 연구를 하고 이를 PLOS Computational Biology에 2017년 6월 1일 발표 [1]

이 연구는 전신마취제인 isoflurane을 투여한 흰 족제비(ferrets)의 뇌 활동을 모니터링

(뇌에 삽입된 전극을 사용하여) 흰 족제비의 일차 시각 피질과 전두엽 피질의 동시 전기 신호를 기록하고, 서로 다른 뇌 영역에서 이용가능한 정보의 양을 추정하기 위해 컴퓨터 모델을 사용

연구 결과에 따르면 "소스"뇌 영역은 "대상"영역보다 사용가능한 정보가 더 많이 감소

isoflurane에 따른 정보 전달의 변화는 예측코딩이론을 사용하여 연결의 방해보다 정보 생성의 방해로 파악

예측 코딩이론은 뇌가 세상에 대한 내부 모델을 생성하여 유지하는데,이 모델을 사용하여 감각입력(sensory input)을 예측하고, 예측값과 입력값을 비교한후 모델을 수정

이 이론에서는 의식적인 지각이 실제 입력에 가장 잘 부합하는 내부 예측에 의해 결정되므로, 예측이 없어지면 의식도 없어짐을 의미 [2]

isoflurane은 억제성 시냅스에서 주로 작용하며, 직접적으로 국소 신경 활동을 조절하는 반면 케타민, 아산화질소 및 xenon과 같은 마취제는 시냅스 자극과 관련된 분자 부위에서 작용하며 이는 활동의 조정에 관여하므로, 추후 다른 마취제를 사용하여 결과를 검증할 필요가 있음

[1] http://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1005511

Wollstadt, Patricia, et al. "Breakdown of local information processing may underlie isoflurane anesthesia effects." arXiv preprint arXiv:1608.08387 (2016).

[2] https://cosmosmagazine.com/biology/understanding-anaesthesia