小型人源神经回路重现麻醉时的慢波

全身麻醉使手术成为可能，但要把药物对单个细胞的作用与麻醉大脑中观察到的电波联系起来，仍然不容易。加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）的丹尼尔·托克（Daniel Toker）、兰马尔·萨马拉辛哈（Ranmal Samarasinghe）及同事在实验室培养的人源模型中找到了这种联系：接触麻醉药物丙泊酚后，单个神经细胞放电的频率降低，整个回路的活动却开始以缓慢、同步的波动起伏。研究发表于《英国麻醉学杂志》（British Journal of Anaesthesia）；蒂亚雷·邓拉普（Tiare Dunlap）于10月1日在 UCLA Newsroom 报道了这一结果。

简单来说，研究团队构建了称为组装类器官（assembloids）的小型三维回路：它们由成年细胞重新编程、恢复到类似干细胞的状态后形成的组织模型组合而成。团队将产生兴奋性神经元的区域模型、产生抑制性神经元的区域模型，以及提供支持的胶质细胞组合起来。兴奋性神经元传递信号，抑制性神经元则抑制信号。这些回路使研究者能够同时观察单个细胞的活动和整体节律。它们是发育中组织的简化模型，而不是完整的大脑。

研究团队让这些回路接触用于诱导全身麻醉的丙泊酚，并记录其电活动。虽然单个神经元的活动减少，许多神经元却开始同步起伏，形成幅度较大、频率较慢的波动，类似于麻醉患者脑电记录中所见的波。集体信号能够在细胞变得安静时增强，原因在于活动更加协调，而不是单个细胞放电增多。

两项对照有助于定位这一机制。缺少抑制性神经元的较简单模型没有产生这种特征性模式。当研究人员阻断丙泊酚作用的细胞受体时，反应也消失了。这些组装类器官没有丘脑；丘脑是与大脑皮层交换信号的深部脑结构，而大脑皮层是大脑的外层。因此，实验表明，一个最小化的皮层回路就可能足以在实验室中产生这种电活动模式。这并不意味着丘脑在人体麻醉中不起作用。

这一结果提供了一个可控的平台，可用于研究哪些细胞和信号产生与麻醉相关的节律。证据支持该模型重现了一种电活动特征，并显示抑制性神经元在其中的作用；但它不能证明这些组织具有意识，也无法单独解释人类为何失去意识。比较不同麻醉药的作用并对照患者的记录，将是判断这一机制能推广到何种程度的关键。