Hintergrund: Thalamokortikale elektroenzephalographische Rhythmen im Gamma- (30-80 Hz) und Hoch-Gamma-Bereich (80-200 Hz) wurden mit Erregung und Bewusstseinsprozessen in Verbindung gebracht. Wir haben kürzlich gezeigt, dass Propofol eine konzentrationsabhängige Abschwächung der Leistung thalamokortikaler Rhythmen im Bereich von 50 bis 200 Hz bewirkt und dass dieser Effekt im Thalamus weitaus ausgeprägter ist. Um festzustellen, ob eine ähnliche Abschwächung bei anderen Anästhetika auftritt, haben wir die Konzentrations-Wirkungs-Beziehung des Inhalationsanästhetikums Isofluran auf die spektrale Leistung dieser Rhythmen charakterisiert.
Methoden: Bei 9 chronisch instrumentierten Ratten wurden lokale Feldpotentiale aus dem Barrel Cortex und dem ventroposteromedialen Thalamuskern aufgezeichnet, um die spektrale Leistung im Gamma/Hoch-Gamma-Bereich (30-200 Hz) zu messen. Die Ratten wurden in einer luftdichten Kammer untergebracht, und es wurde Isofluran in Konzentrationen von 0,75 %, 1,1 % und 1,5 % verabreicht. Die spektrale Leistung wurde bei der Grundlinie, bei den 3 Isofluran-Konzentrationen nach einer 30-minütigen Äquilibrierung und während der Erholungsphase in 4 Frequenzbändern (30-50, 51-75, 76-125 und 126-200 Hz) gemessen. Bewusstlosigkeit wurde als anhaltender Verlust des Rechtsprechungsreflexes definiert. Mittels multipler linearer Regression wurde die Veränderung der Leistung (nach logarithmischer Transformation) in Abhängigkeit von der Konzentration und dem Aufzeichnungsort modelliert. Die P-Werte wurden für Mehrfachvergleiche korrigiert.
Ergebnisse: Bewusstlosigkeit trat bei allen Tieren bei einer Konzentration von 1,1 % auf. Isofluran verursachte eine robuste (P ≤ 0,008) lineare konzentrationsabhängige Abschwächung der kortikalen und thalamischen Leistung im Bereich von 30 bis 200 Hz. Die Steigung der Konzentrationswirkung für den Thalamus war steiler als für den Kortex in den Bereichen 51 bis 75 Hz (P = 0,029) und 76 bis 200 Hz (P < 0,001), nicht jedoch für den Bereich 30 bis 50 Hz (P = 0,320). Der Vergleich mit unseren zuvor veröffentlichten Propofol-Daten zeigte, dass die Steigung der kortikalen Leistung mit Isofluran steiler war als mit Propofol für alle Frequenzbereiche (P = 0,033). Für die thalamische Leistung waren die Steigungsunterschiede zwischen Isofluran und Propofol statistisch nicht signifikant (0,087 ≤ P ≤ 0,599).
Schlussfolgerungen: Isofluran bewirkt eine konzentrationsabhängige Abschwächung der Leistung thalamokortikaler Rhythmen im Bereich von 30 bis 200 Hz, und dieser Effekt ist für den Thalamus ausgeprägter als für den Kortex bei Frequenzen >50 Hz. Im Vergleich zu Propofol verursachte Isofluran eine stärkere Abschwächung im Kortex, aber die Auswirkungen auf den Thalamus waren ähnlich. Isofluran und Propofol verursachen gemeinsame Veränderungen schneller thalamokortikaler Rhythmen, die eine elektrophysiologische Signatur des anästhesierten Zustands darstellen könnten.