Anestesia general, sueño y coma
Aspectos clínicos y neurofisiológicos: Aunque que los médicos describen la anestesia general como “quedarse dormido”, hay importantes diferencias entre anestesia y sueño. Este trabajo analiza las características clínicas y neurofisiológicas de la anestesia general y sus relaciones con el sueño y el coma.
Autor(es): Dres. Emery N. Brown, M.D., Ph.D., Ralph Lydic, Ph.D., and Nicholas D. Schiff, M.D.
Enlace: N Engl J Med 2010;363:2638-50
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La anestesia general, inducida por fármacos, produce fenómenos conductuales y fisiológicos reversibles - inconciencia, amnesia, analgesia y acinesia – con estabilidad de los sistemas cardiovascular, respiratorio y termorregulador. Genera patrones inconfundibles en el electroencefalograma (EEG), siendo el más frecuente el aumento progresivo en la actividad de baja frecuencia y alta amplitud a medida que el nivel de la anestesia se profundiza. Estudiar la relación de la anestesia con el sueño y el coma puede proporcionar conocimientos sobre la acción de los anestésicos.
El sueño, estado de disminución del nivel de alerta, generado activamente por núcleos en el hipotálamo, el tronco encefálico y el prosencéfalo basal, es esencial para mantener la salud. En el sueño normal hay dos estados – el sueño REM y el sueño no REM - en ciclos de aproximadamente 90 minutos. El sueño REM se caracteriza por movimientos oculares rápidos, actividad onírica, irregularidades de la respiración y de la frecuencia cardíaca, erección del pene y el clítoris e hipotonía de los músculos esqueléticos. El EEG muestra ritmos activos de alta frecuencia y baja amplitud. El EEG del sueño no REM muestra tres etapas, donde los ritmos de mayor amplitud y frecuencia más baja se acompañan por altibajos en el tono muscular, disminución de la temperatura corporal y de la frecuencia cardíaca.
El coma es un estado de profunda falta de respuesta, en general por lesión cerebral grave. Los pacientes en coma no responden a los estímulos, pueden hacer muecas y mover los miembros y tener respuestas de retirada, sin localización, a los estímulos dolorosos. A medida que el coma se profundiza, estas respuestas disminuyen o desaparecen. Aunque la actividad del EEG en pacientes comatosos depende del grado de lesión cerebral, a menudo es de alta amplitud y baja frecuencia, semejante a la de los pacientes que recibieron anestesia general.
La anestesia general es, de hecho, un coma inducido reversible, a pesar de que los anestesistas se refieren a ella como “quedarse dormido” para no inquietar a los pacientes.
Este artículo analiza las características clínicas y neurofisiológicas de la anestesia general y sus relaciones con el sueño y el coma.
► Signos clínicos y patrones del EEG inducidos por la anestesia general
1- Período de inducción
Antes de la inducción, el EEG del paciente es normal, activo, con actividad alfa prominente (10 Hz) cuando tiene los ojos cerrados. La administración de una pequeña dosis de un hipnótico, como el propofol, un barbitúrico o el etomidato, fármacos que actúan sobre los receptores tipo A del ácido γ-aminobutírico (GABAA), induce un estado de sedación en el que el paciente está tranquilo, con los ojos en general cerrados y se lo puede despertar con facilidad.
Antes de la inducción, el EEG del paciente es normal, activo, con actividad alfa prominente (10 Hz) cuando tiene los ojos cerrados. La administración de una pequeña dosis de un hipnótico, como el propofol, un barbitúrico o el etomidato, fármacos que actúan sobre los receptores tipo A del ácido γ-aminobutírico (GABAA), induce un estado de sedación en el que el paciente está tranquilo, con los ojos en general cerrados y se lo puede despertar con facilidad.
A medida que se aumenta lentamente la dosis, el paciente puede entrar en un estado de excitación paradójica, caracterizado por movimientos defensivos o sin objeto, habla incoherente, euforia o disforia y aumento de la actividad beta en el EEG (13-25 Hz). Cuando se administra más cantidad de hipnótico – en general como bolo durante 10-15 segundos – aparece un patrón respiratorio cada vez más irregular que progresa hasta llegar a la apnea, momento en que se debe iniciar la ventilación con bolsa y mascarilla. Hay pérdida simultánea de respuesta a las órdenes verbales y del tono muscular.
Cuando el paciente está inconsciente, desaparecen los reflejos oculocefálico, de parpadeo y corneal, pero se mantiene el reflejo pupilar. La presión arterial puede aumentar o disminuir, mientras que la frecuencia cardíaca en general aumenta. La administración de un opioide o una benzodiacepina antes o durante la inducción puede mitigar la respuesta cardíaca y se pueden administrar vasopresores para mantener la presión arterial. Al término de la inducción, en general se intuba al paciente, tras administrar un relajante muscular.
2- Período de mantenimiento.
La anestesia general se mantiene por la asociación de hipnóticos, fármacos inhalatorios, opioides, relajantes musculares, sedantes y fármacos cardio-vasculares, junto con apoyo ventilatorio y termoregulador. Durante este período, el nivel de la anestesia general se controla a través de los cambios en la frecuencia cardíaca y la presión arterial. Cuando el estado de anestesia general es insuficiente para el nivel de estimulación nociceptiva de la cirugía, la frecuencia cardíaca y la presión arterial pueden aumentar considerablemente, alertando al anestesista sobre la posibilidad de aumento de la nocicepción y despertar. Otros indicadores de anestesia general insuficiente son traspiración, lagrimeo, cambios en el tamaño de la pupila, aumento del tono muscular y de los movimientos y cambios en el EEG. A los niveles apropiados para la cirugía, la anestesia general se puede acercar funcionalmente a la muerte del tronco encefálico (muerte cerebral), porque los pacientes están inconscientes, tienen depresión de los reflejos del tronco encefálico, no responden a los estímulos nociceptivos ni a la apnea y necesitan apoyo cardiorrespiratorio y termo-regulador.
La anestesia general se mantiene por la asociación de hipnóticos, fármacos inhalatorios, opioides, relajantes musculares, sedantes y fármacos cardio-vasculares, junto con apoyo ventilatorio y termoregulador. Durante este período, el nivel de la anestesia general se controla a través de los cambios en la frecuencia cardíaca y la presión arterial. Cuando el estado de anestesia general es insuficiente para el nivel de estimulación nociceptiva de la cirugía, la frecuencia cardíaca y la presión arterial pueden aumentar considerablemente, alertando al anestesista sobre la posibilidad de aumento de la nocicepción y despertar. Otros indicadores de anestesia general insuficiente son traspiración, lagrimeo, cambios en el tamaño de la pupila, aumento del tono muscular y de los movimientos y cambios en el EEG. A los niveles apropiados para la cirugía, la anestesia general se puede acercar funcionalmente a la muerte del tronco encefálico (muerte cerebral), porque los pacientes están inconscientes, tienen depresión de los reflejos del tronco encefálico, no responden a los estímulos nociceptivos ni a la apnea y necesitan apoyo cardiorrespiratorio y termo-regulador.
Cuatro patrones del EEG ilustran las fases del período de mantenimiento.
- La fase 1, anestesia general leve, se caracteriza por disminución de la actividad beta (13-30 Hz) y aumento de la actividad alfa (8-12 Hz) y la actividad delta (0-4 Hz).
- Durante la fase 2, el estado intermedio, la actividad beta disminuye y aumentan la actividad alfa y delta. El EEG en la fase 2 es similar al del sueño no REM en etapa 3.
- La fase 3 es un estado más profundo, donde el EEG se caracteriza por períodos planos intercalados con períodos de actividad alfa y beta, patrón llamado supresión de descargas (burst supression) A medida que este estado de anestesia general se profundiza, el tiempo entre los períodos de actividad alfa se alarga y las amplitudes de la actividad alfa y beta disminuyen. La cirugía en general se efectúa durante las fases 2 y 3.
- En la fase 4, el estado más profundo de anestesia general, el EEG es isoeléctrico (totalmente plano).
► Período de recuperación de la anestesia
La recuperación de la anestesia general es un proceso pasivo que depende de la cantidad de fármacos administrada; sus lugares de acción, su potencia y su farmacocinética; las características fisiológicas del paciente y el tipo y la duración de la cirugía.
La reaparición de la respiración espontánea señala la recuperación de la anestesia general. La frecuencia cardíaca y la presión arterial aumentan, siempre que estas respuestas no estén bloqueadas farmacológicamente. Comienzan la salivación y el lagrimeo, seguidos por respuestas sin localización a los estímulos dolorosos, lo que sugiere que el estado del paciente es muy similar al estado vegetativo, salvo que los ojos permanecen cerrados. A medida que se recupera el tono muscular, el paciente comienza a hacer muecas, tragar, toser, tener arcadas y efectuar movimientos defensivos. En este momento el anestesiólogo extubará al paciente, siempre que tenga suficientes reflejos del tronco encefálico para mantener respiraciones espontáneas, aunque no haya respuesta a las órdenes verbales.
A medida que el paciente sale de la anestesia general, las características del EEG prosiguen en orden inverso de las fases 2 o 3 del período de mantenimiento hasta llegar a un EEG activo compatible con el estado de alerta total.A.
► Mecanismos de la pérdida de la consciencia inducida por la anestesia general
♦ Circuitos corticales y alteración del estado de alerta
Los anestésicos inducen inconsciencia por alteración de la neurotransmisión en múltiples lugares de la corteza cerebral, el tronco encefálico y el tálamo. Si el procedimiento no exige anestesia general completa, se emplean dosis bajas de un hipnótico o un sedante para lograr la sedación, es decir la disminución de la función cognitiva (actividad cortical) con función respiratoria y cardiovascular (tronco encefálico) intacta.
Estudios de tomografía con emisión de positrones en personas con anestesia general revelaron disminución apreciable de la actividad metabólica cortical.
Estudios de resonancia magnética proporcionaron otros indicios de los mecanismos corticales de la pérdida de la consciencia inducida por la anestesia general. Estudios de farmacología molecular in vivo e in vitro identificaron a los receptores GABAA y N-metil-D-aspartato (NMDA) en la corteza, el tálamo, el tronco encefálico y el cuerpo estriado como dos de los blancos importantes de los hipnóticos. La intensificación de la inhibición de GABAA inducida por la anestesia general puede inactivar grandes zonas cerebrales y contribuir a la pérdida de la consciencia.
♦ Tronco encefálico, sueño y alteración del estado de alerta
El hipnótico administrado en bolo durante la inducción de la anestesia general llega rápidamente a los centros de alerta del tronco encefálico, donde contribuye a la pérdida de la consciencia. La pérdida de los reflejos oculocefálico y corneal es un indicador inespecífico de alteración de la función del tronco encefálico debido a las acciones del hipnótico sobre los núcleos oculomotor, troclear, abducens, trigeminal y facial del mesencéfalo y la protuberancia.
La apnea se puede explicar, en parte, por las acciones del fármaco hipnótico sobre las interneuronas GABAA de la red de control respiratorio en la médula anterior y la protuberancia.
La rápida atonía que se produce tras administrar un bolo de propofol se debe probablemente a las acciones de este fármaco sobre la médula espinal y sobre los núcleos reticulares protuberanciales y medulares que controlan los músculos antigravedad. Apoyan este concepto observaciones con los efectos musculorelajantes y soporíferos del agonista de GABA baclofen. Estas observaciones quizás expliquen porqué cerca del término de la cirugía, se pueden emplear dosis pequeñas de propofol para proporcionar relajación muscular rápida de corta duración y porqué, en este caso, el propofol es preferible a los relajantes musculares de comienzo más lento y mayor duración de acción. En contraste con la atonía inducida por fármacos antes mencionada, se observan rigidez y espasticidad en pacientes que están en coma o en estado vegetativo, y el tono muscular se conserva durante el sueño de ondas lentas.
Signos de pérdida de la función del tronco encefálico (apnea, atonía y pérdida de los reflejos oculocefálico y corneal) y por lo tanto inconsciencia, indican cuándo se debe iniciar la ventilación con bolsa y mascarilla durante la inducción de la anestesia general.
Loa circuitos neurales que participan en el sueño proporcionan más conocimientos sobre los mecanismos de inconsciencia del prosencéfalo, el tronco encefálico y el hipotálamo.
Durante la vigilia, el locus ceruleus proporciona inhibición -mediada por la norepinefrina- del núcleo preóptico anterolateral del hipotálamo. Por lo tanto la inhibición inducida por GABAA y la inhibición inducida por galanina de los circuitos ascendentes de alerta por el núcleo preóptico anterolateral se inhibe y se promueve el estado de vigilia. La adenosina, uno de los principales somníferos cerebrales, se acumula por la degradación del trifosfato de adenosina durante los intervalos prolongados de vigilia. La fijación de la adenosina y la inhibición del locus ceruleus generan la activación del núcleo preóptico anterolateral, que inhibe los circuitos ascendentes del estado de alerta y promueve el sueño no REM. El sedante dexmedetomidina es un agonista α2-adrenérgico que inhibe la liberación de norepinefrina del locus ceruleus y permite así que el núcleo preóptico anterolateral disminuya el alerta al inhibir los circuitos ascendentes del mismo. Los patrones EEG de la sedación inducida por dexmedetomidina son muy semejantes a los del sueño no REM.
El propofol también genera inconsciencia, en parte, por inhibición mediada por GABAA de la liberación del neurotransmisor histamina, que promueve el alerta en la corteza del núcleo tuberomamilar del hipotálamo.
El opioide sintético fentanilo disminuye el estado de alerta al reducir la acetilcolina en la formación reticular protuberancial interna, mientras que la morfina actúa igual, pero por inhibición de las neuronas en el núcleo tegmental laterodorsal, la formación reticular protuberancial interna y el prosencéfalo basal. Los opioides actúan principalmente en las vías nociceptivas para alterar el estado de alerta.
Los patrones del EEG y otras características de la anestesia general difieren de los del sueño. El estado activo de la corteza durante el sueño REM es inducido por un estímulo colinérgico proveniente del prosencéfalo y de los núcleos tegmentales dorsolaterales y pedunculoprotuberanciales a la corteza a través del tálamo. La excitación paradójica con la anestesia general puede representar la desinhibición inducida por GABA en las vías estriadotalámicas. La hipotonía muscular observada durante el sueño REM se debe en parte a la activación colinérgica de las redes bulboprotuberanciales, que producen inhibición mediada por glicina de las neuronas alfa motoras en la médula espinal, mientras que durante la excitación paradójica, el tono motor está conservado.
Los patrones EEG del sueño de onda lenta son semejantes a los de la fase 2 del período de mantenimiento de la anestesia general. Este período es lo suficientemente profundo como para la cirugía. Durante el sueño, la mayor disminución en la percepción del dolor es en la etapa de ondas lentas.
♦ Circuitos talámicos centrales y control del estado de alerta
El tálamo central tiene una función importante en la regulación del estado de alerta normal. La convergencia en esta zona de vías ascendentes del tronco encefálico y el prosencéfalo y vías descendentes de la corteza frontal contribuye a regular el estado de alerta del prosencéfalo y mantener una conducta organizada durante la vigilia.
La pérdida de la consciencia inducida por la anestesia general ha sido revertida experimentalmente por la inyección directa de agonistas colinérgicos en el tálamo central. El tálamo central puede inducir varios de los fenómenos observados en la anestesia general. Por último, se cree que la supresión de descarga es un flujo fuerte, sincronizado de descargas talámicas hacia una corteza que no responde. Es un estado de anestesia general más profundo que la fase 2 del período de mantenimiento. Las descargas son más separadas durante la supresión de descargas a medida que el nivel de anestesia se profundiza. Esto sugiere que una fracción mayor de la corteza está inactiva durante la supresión de descargas que en la fase 2 de la anestesia o que durante el sueño de ondas lentas. Apoya esta hipótesis la observación de que la supresión de descargas se ve también en el coma debido a daño anóxico difuso y en la hipotermia inducida. La ausencia de supresión de descargas durante el sueño es una distinción electrofisiológica importante entre el sueño y la anestesia general.
► Estados cerebrales activos e inconsciencia
La pérdida de la consciencia inducida por la mayoría de los hipnóticos se asocia principalmente con patrones de EEG lentos, en cambio la pérdida de la consciencia inducida por el antagonista NMDA ketamina se asocia con patrones de EEG activos. Las convulsiones en general se asocian con patrones de EEG activos, muy organizados. La pérdida de la consciencia debida a convulsiones se produce por actividad cerebral organizada, aberrante que dificulta las comunicaciones normales necesarias para mantener el estado de alerta y la cognición. De la misma manera, es muy probable que el estado cerebral muy activo sea importante en la pérdida de la consciencia inducida por la ketamina. Se pueden producir alucinaciones porque la activación aberrante permite la asociación de información discordante en tiempo y espacio. Las alucinaciones se pueden mitigar por la administración simultánea de una benzodiacepina.
► Recuperación de la anestesia general y recuperación del coma
La recuperación del coma –si se produce – puede tardar de horas a años. En cambio, la recuperación de la anestesia general sólo lleva minutos. Los primeros signos clínicos de la salida de la anestesia general – respiración regular, salivación, lagrimeo, deglución, arcadas y muecas- se aproximan a la progresión caudal–rostral en el tronco encefálico del retorno de la función sensitiva, motora y neurovegetativa. Un signo más tardío, como la respuesta a órdenes verbales, indica el regreso de la función cortical.
Que la anestesia general pueda ser equivalente funcionalmente a la muerte del tronco encefálico indica que la anestesia general puede deprimir profundamente la función cerebral y quizás explica porqué algunos pacientes no recuperan totalmente la consciencia hasta varias horas después de la anestesia general y porqué la disfunción cognitiva posoperatoria podría persistir en pacientes ancianos durante varios meses.
En conclusión, mejores conocimientos sobre el sueño y el coma podrían generar nuevos enfoques de la anestesia general basados sobre nuevas formas de alterar la conciencia.
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