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Rätsel Narkose Wie Anästhesie das Bewusstsein manipuliert

Etwa zwölf Millionen Operationen werden jedes Jahr in deutschen Krankenhäusern unter Vollnarkose durchgeführt. Eigentlich Routine. Doch bis vor nicht allzu langer Zeit hatten Anästhesisten gar keine genaue Vorstellung, was dabei genau in Körper und Gehirn eigentlich passiert …

Von: Yvonne Maier / Redaktion: Gerda Kuhn / Text: Jonas Eichacker

Stand: 03.03.2018

Patientin in Vollnarkose | Bild: dpa - Bildfunk/Jens Schierenbeck

Bis zum Jahr 1846 wurde ohne Vollnarkose operiert. Noch im 19. Jahrhundert waren einige Ärzte sogar der Meinung, Schmerzen wären essentieller Bestandteil des Heilungsprozesses. Es waren zwar schmerzlindernde Pflanzen, Alkohol und Lachgas im Einsatz, die erste Vollnarkose wurde jedoch erst im Oktober 1846 im Massachusetts General Hospital in Boston durchgeführt.

"Äther-Dom"

Nachstellung der ersten Operation unter Narkose im Oktober 1846.

Der Raum, in dem Chirurg William Morton am 10. Oktober 1846 den ersten Patienten vor Publikum narkotisierte, existiert immer noch. Durch Ätherdämpfe betäubt, konnte der Patient damals vor den Augen der Zuschauer an der Speicheldrüse operiert werden.



Der heute als "Äther-Dom" bekannte runde Raum mit 20 Meter Höhe beinhaltet zehn Sitzreihen, von denen aus ein Publikum aus Ärzten Zeuge der ersten echten öffentlichen Narkose wurde.

"Man kann jede noch so kleine Stecknadel im Raum fallen hören. Das ist gruselig, denn man muss sich mal vorstellen, wie Operationen vor der Entdeckung der Narkose abgelaufen sind, wie dramatisch und schmerzhaft das für Patienten gewesen sein muss, wie sie sich gewunden und geschrien haben. Das hier muss ein ganz schön beängstigender Ort gewesen sein."

Patrick Purdon, Bioingenieur und Professor für Anästhesiologie an der Harvard Universität

Wie ein sehr tiefer Schlaf?

Eine glänzende Kupferdecke im "Äther Dom" leitete Licht von außen in den Operationssaal.

William Morton und auch seinen Nachfolgern war jedoch nicht bewusst, wie genau die Narkose eigentlich funktionierte. Lange wurde der Zustand einfach mit einem sehr tiefen Schlaf verglichen. Dass die Narkose überhaupt funktionierte, war ein großer Fortschritt. Durch den Einsatz von Äther konnte der Chirurg operative Eingriffe ausführen, ohne dass der Patient sich am Ende des Eingriffs an etwas Unangenehmes erinnerte. Dies war im Vergleich zum bewussten Erleben einer Operation ein großer Vorteil.

Erregendes und dämpfendes System

Es dauerte bis in die Gegenwart, bis Anästhesisten ein grobes Bild davon hatten, was Narkosemittel in Körper und Gehirn auslösen. Prinzipiell lassen sich zwei Systeme der Reizübertragung im Gehirn unterscheiden. Ein erregendes System und ein dämpfendes System steuern über Botenstoffe, sogenannte Neurotransmitter, Aktivität und Ruhe im Körper. Dabei werden sie auch von optischen Wahrnehmungen wie Helligkeit oder Dunkelheit beeinflusst. Die Botenstoffe docken an bestimmten Schaltern an der Oberfläche der Zellen, den Rezeptoren, an. Wenn diese Rezeptoren aktiviert werden, setzt im Falle des dämpfenden Systems beispielsweise Müdigkeit ein. Lange Zeit ging man davon aus, dass Anästhetika auf die gleiche Art und Weise wirken.

Ein EEG ermöglicht die Messung der elektrischen Aktivität des Gehirns durch Aufzeichnung von Spannungsschwankungen an der Kopfoberfläche.

Tatsächlich setzen Narkosemedikamente wie Propofol an denselben Rezeptoren des dämpfenden Nervensystems an. Bis vor etwa zehn Jahren war dies deshalb die plausibelste Erklärung für Narkose, zumal sich der Vorgang auf der Zellebene einwandfrei nachweisen ließ.


Dennoch war damit keine gültige Erklärung gefunden. Denn, anders als bei einem tiefen Schlaf, ist ein Patient aus einer Anästhesie nicht so leicht zu erwecken. Die schlagartige Bewusstlosigkeit ließ sich mit der Rezeptortheorie nicht erklären. Auch das Träumen ist während einer Narkose nicht so häufig wie während eines natürlichen Schlafes. Diese Tatsache deutete auf eine veränderte Gehirnaktivität hin. Mit der gewonnenen Erkenntnis ließ sich also nur ein Teil der Narkose nachvollziehen. An der Aktivität des Gehirns, welche mittels Elektroenzephalografie (EEG) gemessen wird, ist erkennbar, dass Narkose sich vom Schlaf grundlegend unterscheidet.

Rätsel Narkose

Operation unter Vollnarkose.

Obwohl es für die praktische Anwendung keine Auswirkung hatte, nagte das Unwissen über die Mechanismen der Narkose am Ehrgeiz von Forscherinnen und Forschern. In seltenen Fällen kam es zudem während Narkosen zu Komplikationen: Menschen erlangten während einer Operation plötzlich das Bewusstsein oder es traten nachträglich Gedächtnisstörungen auf.

Durch moderne Bildgebungsverfahren, einer Kombination aus EEG und funktionellem Kernspin, wurde es Ende der 1990er-Jahre möglich, dem Gehirn beim Denken in Echtzeit zuzuschauen. Auf diese Weise ließ sich feststellen, wo genau im Gehirn Nervenzellen aktiv waren. In den allerersten Versuchen ging es damals erst einmal darum herauszufinden, welche Hirnteile für welche Funktionen zuständig sind.

Unterbindung von Informationsaustausch

Verschiedene Gehirnareale und ihre Funktionen.

Zufällig stellte man fest, dass einige Gehirnbereiche in einer Phase der Entspannung eine deutlich erhöhte Aktivität aufwiesen. Beim Entspannen schalten wir also gar nicht ab, sondern eher an. Das Gehirn macht sich für die Aufnahme neuer Informationen bereit. Diese in der Entspannung aktiven Netzwerke bezeichnet man als Ruhenetzwerke, innerhalb derer es weitere sogenannte "default mode"-Netzwerke gibt. Diese "default mode"-Netzwerke verknüpfen die verschiedenen Bereiche des Gehirns, damit Informationen von einem Hirnteil zum anderen verschoben und aufgenommene Informationen mit gespeicherten Gefühlen und Erinnerungen abgeglichen werden können. Innerhalb von Millisekunden formt das Bewusstsein aus wahrgenommenen Eindrücken, etwa einem kleinen, dunklen Etwas mit vier Beinen, das Bild von einem Hund.

Bei Untersuchungen mit Bildgebungsverfahren stellte man fest, dass während der Narkose besonders das "default-mode"-Netzwerk der Patienten beeinträchtigt wird. Aus diesem Grund sind unter Narkose keine bewussten Sinneseindrücke möglich. Zwar ist die Reizverarbeitung weiterhin aktiv, die aufgenommenen Informationen werden jedoch nicht weitergeleitet und das Gehirn interpretiert somit keine Informationen.

Ein Anästhesist überwacht während einer Operation den Zustand des Patienten.

Bei normaler Funktion des Gehirns werden Reize von außen in Millisekunden aus dem hinteren Teil des Gehirns in vordere Hirnregionen geleitet, verarbeitet und wieder zurück geschickt. Unter Narkose fällt dieser letzte Schritt weg: Informationen werden dann nicht mehr zurück gespielt, sondern versanden im vorderen Teil des Gehirns. Bei Anästhesie schaltet das Gehirn also nicht einfach ab. Anästhesie hindert Nervenzellen vielmehr daran, Informationen auszutauschen. Aus diesem Grund ist unter Narkose kein Schmerz spürbar, denn Schmerz ist eine bewusste Wahrnehmung und Bewertung von Reizen aus dem Körper.

Langsame Wellen

In einem Experiment gelang es Patrick Burdon vom Massachusetts General Hospital festzustellen, wann und wie sich die Hirnwellen unter Narkose verändern. Ab dem Moment der Bewusstlosigkeit ziehen langsame Wellen, etwa zehn pro Sekunde, durch das Gehirn. Anästhesie bringt die normal unterschiedlich schnellen elektrischen Wellen, die dem Austausch von Informationen dienen, zum Erliegen und ersetzt sie durch langsame, große Wellen. Das normalerweise komplexe Zusammenspiel von Hirnwellen wird durch langsame Wellen ersetzt, die Nervenzellen an der Kommunikation hindern.

Auch anhand dieser Wellen können Anästhesisten heute Operationen überwachen. Zusätzlich zur Messung des Herzschlages und des Sauerstoffgehaltes geben die Gehirnwellen Rückmeldung über den Zustand des Patienten und die Tiefe der Narkose. Zukünftig sollen alle Informationen zentral in einem Gerät verarbeitet werden, um Operationen unter Narkose noch sicherer zu machen.

Beeinträchtigung der Gedächtnisfunktion

Noch sind nicht alle Rätsel der Narkose gelöst.

Bei alten Menschen oder Kindern sind tiefe Narkosen oftmals riskant. Unter Umständen können Folgeschäden auftreten, etwa wenn zu viele Anästhetika eingesetzt werden. Dies kann zum Beispiel zu längerfristigen Gedächtnisstörungen führen.

Auch wenn noch viele Fragen im Bereich der Narkose offen sind - das Rätsel Narkose ist eine medizinische Erfolgsgeschichte.


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