Das Geheimnis der Narkose

Der Arzt sagt, man solle von 100 an herunter zählen. Bei der Zahl 97 ist man dann bereits wie ausgeknipst und wacht erst ein, zwei Stunden später wieder auf - ohne Weisheitszahn oder Blinddarm, beispielsweise. An mehr können sich Menschen normalerweise nicht erinnern, wenn sie eine Narkose verabreicht bekommen, ohne die die heutige Chirurgie kaum denkbar wäre.

Obwohl die Methoden der Anästhesie bereits seit gut 160 Jahren verwendet wird, ist noch erstaunlich wenig darüber bekannt, wie die verwendeten Wirkstoffe auf das Gehirn wirken und den Patienten anschließend unempfindlich gegenüber Schmerzen machen.

Das soll sich nun ändern: MIT-Neurowissenschaftler Emery Brown, der seit 17 Jahren auch als Anästhesist am Massachusetts General Hospital arbeitet, nutzt bildgebende Verfahren, um einen Blick ins Gehirn zu wagen, während wir in die Narkose abdriften. Technology Review sprach mit Brown über seine ersten Ergebnisse, die eines Tages zu sichereren Medikamenten und besseren Monitoring-Technologien führen könnten.

Technology Review: Herr Brown, was läuft da eigentlich ab, wenn wir narkotisiert werden?

Emery Brown: Menschen spüren keinen Schmerz, sie erinnern sich danach an nichts mehr und sie können sich auch nicht bewegen. Doch was da tatsächlich passiert, ist eine Art "Black Box" - wir kennen nur das, was wir klinisch wahrnehmen. Niemand weiß genau, wie das Gehirn diesen Zustand erreicht.

TR: Warum ist es so wichtig, herauszufinden, welche Veränderungen bei der Narkose im Gehirn vor sich gehen?

Brown: Bei der Narkose geht es nicht nur um den Wirkstoff, sondern um den gesamten Prozess. Wir verabreichen das Narkosemittel im Operationssaal und müssen dann darauf achten, ob die Herzfrequenz, der Atem und der Blutdruck okay bleiben. Wir passen die Wirkstoffmenge dann an, wenn dem nicht so ist. Aber zur heutigen Narkosepraxis sind wir allein durch empirische Erfahrung gelangt. Wir können nicht mit Sicherheit sagen, wann genau beispielsweise das Schmerzzentrum und das Gedächtnis ausgeschaltet werden. Ich für meinen Teil würde das sehr gerne wissen.

Außerdem gilt: Wenn wir eine Möglichkeit hätten, zu verstehen, wie das Narkosemittel wirkt, könnten wir wahrscheinlich neue Methoden entwickeln, den Patienten besser zu überwachen - oder auch neue, sanftere Wirkstoffe entwickeln, die nur bestimmte Bereiche angehen. Vielleicht wäre es möglich, nur die Hirnregionen auszublenden, die für Schmerz und Gedächtnis zuständig sind, nicht jedoch für die Atmung. Das wäre wesentlich sicherer.

Meine Forschung geht aber noch weiter. Wenn wir den Narkosezustand verstehen, ließe sich daraus auch auf andere Gehirnzustände wie das Wachstadium, den Schlaf- oder den Meditationszustand schließen. Schlaf ist beispielsweise eine Veränderung des Erregungszustandes. Man bekommt nicht mehr mit, was um einen herum passiert, atmet aber weiter und die Physiologie arbeitet weiterhin stabil. Wenn wir den Schlaf verstehen, können wir das vielleicht auch zur Entwicklung besserer Narkosemodelle nutzen. Im Umkehrschluss sagt uns die Narkose vielleicht etwas über den Schlaf.

Wer die Meditation beherrscht, kann sich selbst in erstaunliche Stadien versetzen. Die Physiologie bleibt dabei ziemlich stabil, der Stoffwechsel des Körpers reduziert sich. Da Menschen die Meditation bewusst kontrollieren können, können wir vielleicht auch daraus etwas lernen. Wie wäre es mit einem Wirkstoff, der das Meditationsstadium nachbildet? Ich halte es für wichtig, diese Verbindungen zu sehen. Vielleicht hilft meine Arbeit ja dabei, zu verstehen, wie all diese Zustände hervorgerufen werden.

TR: Wir lässt sich der Narkosezustand untersuchen?

Brown: Wir geben den Versuchspersonen Narkosemittel in kontrollierter zeitlicher Abfolge. Je mehr Wirkstoff sie erhalten, desto tiefer ist die Narkose. Wir können die Veränderungen im Gehirn mit Hilfe der funktionellen Magnetresonanztomografie (für die bildliche Darstellung) und einem EEG (für die elektrische Aktivität des Gehirns) überwachen.

Die EEG-Muster für die verschiedenen Narkosetiefen kennen wir aus früheren Experimenten. Kombiniert man diese dann mit den Bildern des Tomografen, können wir womöglich etwas im Gehirn sehen, dass diese EEG-Muster auslöst.

Bis vor kurzem war es noch gar nicht möglich, EEG und funktionelle Magnetresonanztomografie gleichzeitig durchzuführen. Der starke Magnet im Tomografen produzierte derart große Ströme, dass die EEG-Drähte die Versuchspersonen zu verbrennen drohten. Gleichzeitig kam es zu deutlichen Signalverzerrungen. Meine Kollegen am Massachusetts General Hospital haben nun aber eine Methode entwickelt, die hier endlich sicher ist - so kann man die Gehirnströme auch im Tomografen messen. Verzerrungen werden mit Signalprozessoren ausgeglichen.

TR: Ist es schwer, den Narkosezustand beim Menschen zu untersuchen?

Brown: Die meisten Narkosemittel führen dazu, dass man nicht mehr atmet - die Patienten müssen intubiert werden. Da wir die genauen Übergänge bei der Narkose untersuchen wollen, also auch den Zeitraum, wenn der Atem aussetzt, nutzen wir eine ganz bestimmte Versuchspersonengruppe: Menschen, die eine Tracheostomie erhalten haben, bei der eine chirurgische Öffnung im Hals geschaffen wird. Diese Atemhilfe wird bei Verletzungen oder der Entfernung von Krebsgeschwüren gesetzt - wir können sie nun nutzen, um die Leute zu beatmen, wenn sie in den Narkosezustand fallen.

TR: Wie könnte Ihre Arbeit die Anästhesie verändern?

Brown: Sie gibt uns eine Möglichkeit an die Hand, zu überwachen, was das Gehirn unter Narkose tut. Nehmen wir an, wir finden heraus, welche Gehirnregionen in den verschiedenen Betäubungsphasen abgeschaltet werden und welche EEG-Muster damit verbunden sind. Dann könnten wir im Operationssaal ein EEG laufen lassen. Sieht man dann Muster A, weiß man, dass nur Gehirnregion X abgeschaltet wurde, nicht jedoch Gehirnregion Y. Dann wartet man also besser, bevor man mit der Operation beginnt.

Übersetzung: Ben Schwan. (nbo)