Fontana Giovanni

Entropia dell’EEG durante protossido d’azoto

Padova 20 Novembre 2010

Bassa incidenza di effetti collaterali.Bassa incidenza di effetti collaterali.

NN22OO

Analgesia Ansiolisi Ipnosi AnestesiaAnalgesia Ansiolisi Ipnosi Anestesia

Farmacodinamica e Dosaggio N20

Corticodinamica e Origine dell’ EEG e ECoG

Metodi di conversione dell’EEG in un indice

Review: NReview: N220 EEG ed Indici0 EEG ed Indici

N20 Accende la corteccia ma non induce la sintonia

La “Metafora delle immagini”

Sommario

Recettori μ; κ; δ GABAA NMDA

Meccanismi recettoriali Aumento della conduttanza al K+ e

Ca2+

Aumento della conduttanza al Cl-

Aumento della conduttanza

ai cationi (Ca2+)

Azione sulla membrana Iperpolarizzazione Iperpolarizzazione Depolarizzazione

Funzione prevalente Analgesia Inibizione eccitabilità Aumento eccitabilità

Agonisti Morfina GABA

BDZ

An. alogenati

Ac. glutammico

Antagonisti Naloxone Flumazenil N2O

N2O

effetti recettoriali

Attivazione degli

oppiodi endogeni

Attivazione GABAA

Inibizione dei

NMDA

N2O

effetti generali

Analgesia Ansiolisi Sedazione

Ipnosi

AnestesiaNMDA: Rilevano eventi contemporanei (rivelatori di coincidenze) e inducono neuroplasticità. Sanders, 2008, Emmanouil 2007

NN22O O %

Analgesia 10-15%AnalgesiaAnalgesia 15-25%SedazioneSedazione 25-50%

Max < 50%NN22OO

Mai oltre Mai oltre > 75%NN22OO

25% NN22OO% analgesia equivalente a 10 mg di morfina PO

35% N2ON2O%analgesia equivalente a 15 mg di morfina PO

Farmacodinamica e Dosaggio N20

Livelli di coscienza

50%

N2O

60% 70%

1°) Sveglio 44 % 12 % 4 %

2°) Sonnolenza 48 % 65 % 42 %

3°) Molto sonnolento 8 % 8 % 29 %

4°) Dorme ma risvegliabile 12 % 8 %

5°) Incoscienza 4 4 %% 17 17 %%

Percentuali dei livelli di coscienza in 52 pazienti Cleaton-Jones P, Moyes DG, Whittaker AM. Anaesthesia. 1979. 34(9): 859-62.

Corticodinamica e Origine del EEG e ECoG

Eccitabilità: dipende dalla variazione del variazione del VoltaggioVoltaggio indotta dall’attività sinapticaattività sinaptica.

Sorgente principale dei segnali elettrici corticali: dipende dall’attività sinaptica di 100.000 neuroni piramidali.

Kandel et al 2002, Liley, Bojak, 2005

Metodi di conversione dell’EEG in un indice

Analisi EEG

Monitors Indice Frequenza

(Hz)Valori

Bispettrale Bispectral BIS: Livello di ipnosi 14 -30 0 -100

Spettrale dell’entropia

Entropy SE: Entropia di stato

RE: Entropia di risposta

0 – 32

0 - 47

0 - 91

0 -100

Effetti del solo N2O su EEGn N2O (%) δ θ α β γ Misc Autore

5 50 -100 - ↑ ↓ - - 150 μV pattern Derbyshire et al, 1941

5 50 ↑ - ↓ - - 40-70 μV δ Faulconer et al, 1949

18 30 - - ↓↑ ↑ - Overswing δ Henrie et al, 1961

30 ↑ - ↓ - - Burst activity Clark & Rosner, 1973

9 30, 50, 70 - - ↓ ↑ ↑ FOA 34 Hz Yamamura et al, 1981

15 10, 30, 50 - - - - - Withdrawal ↑ power Williams et al, 1984

13 10, 30, 50 - - - ↑ ↑ Withdrawal ↑ δ/θ Rampil et al. 1998

Review: NReview: N220 EEG ed Indici0 EEG ed Indici

Review: N20 EEG ed Indici

Bispectral Index

Concentrazioni N2O

Influenza sul BIS

Autore

<50% Nessuna Rampil, 1998

70%-75% Nessuna Anderson, 2004

Alla sospensione Riduzione paradossa del BIS

Puri,2001

Alla sospensione Riduzione paradossa del BIS

Rampil, 1998

Concentrazioni

N2O

Influenza sul

Entropy State

Autore

70%-75% Nessuna Anderson, 2004

N2O + An alogenati Alterazione dei valori Soto, 2006

Sloan, 1998

Review: N20 EEG ed Indici

Entropy Module

Sintesi delle variazioni EEG indotte dal N2OSintesi delle variazioni EEG indotte dal N2O1) Riduzione del ritmo alfa (in ampiezza e frequenza) 2) Attivazione del ritmo beta (alta frequenza). 3) All’inizio e alla fine della inalazione di N20 può esserci una transitoria attività delta ( grande ampiezza)

Sintesi delle variazioni del BIS e degli indici di entropia Sintesi delle variazioni del BIS e degli indici di entropia indotte dal Nindotte dal N22OO

1) Nessuna cambiamento EEG.1) Nessuna cambiamento EEG.2) Nessuna cambiamento dei potenziali evocati.2) Nessuna cambiamento dei potenziali evocati.

NB: NB: NN22OO usato con altri farmaci anestetici determina sul EEG effetti additividetermina sul EEG effetti additivi

Review: Tecniche di analisi EEGReview: Tecniche di analisi EEG

N2O Effetti Autore

20 % Attivazione della corteccia cingolata

Deattivazione dell‘ippocampo

Gyulai, 1996

Review: Tecniche di analisi non EEGReview: Tecniche di analisi non EEG

N2O Effetti Autore

20% - 40% 60%

Aumento delle frequenze alfa e beta

Foster, 2008

33% 66%

Riduzione degli Input corticali (corteccia frontale)

Liley, 2008

ReviewReview:: Tecniche di analisi non EEGTecniche di analisi non EEG

NN220 Accende la corteccia ma non induce la sintonia0 Accende la corteccia ma non induce la sintonia

La “Metafora delle immagini”La “Metafora delle immagini”

2) Se combiniamo 184 · 289 pixel ed una scala dei grigi a due colori

possiamo ottenere 3,72 · 1016.007 possibili immagini.

Il Supercomputer Tianhe-1° (che segue 1015 operazioni/sec) impiega milleni per individuarle.

L’entropia origina dal riarrangiamento dinamico degli input, dovuto ai neuroni corticali (microstrati)

1) Se assimiliamo i neuroni corticali a dei pixel

On / Off N2O Nessuna Sintonia

La “Metafora delle immagini”La “Metafora delle immagini”

Procedendo dal grande al piccolo, la legge dell’entropia si disgrega

in un concetto probabilistico

Arrivederci

BibliografiaSanders RD, Weimann J, Maze M. Biologic effects of nitrous oxide: a mechanistic and toxicologic review. Anesthesiology. 2008.109(4):707-22.

Emmanouil DE, Quock RM: Advances in understanding the actions of nitrous oxide. Anesth Prog. 2007, 54(1), 9-18.

Liley DTJ, Bojak I: Understanding the transition to seizure by modelling the epileptiform activity of general anesthetic agents. J. Clin. Neurophysiol 2005, 22 (5), 300–313.

Liley DT, Leslie K, Sinclair NC, Feckie M. Dissociating the effects of nitrous oxide on brain electrical activity using fixed order time series modeling. Comput Biol Med. 2008, 38(10), 1121-30.

Derbyshire AJ, Murphy FJ, Corrigan KE, Lobdell L: Some observations of the effects of nitrous oxide upon the electroencephalogram in man. Am. J. Phys 1941, 133 , 261–262.

Faulconer A, Pender JW, Bickford RG: The influence of partial pressure of nitrous oxide on the depth of anesthesia and the electro-encephaogram in man. Anesthesiology 1949, 10 , 601–609.

Henrie JR, Parkhouse J, Bickford RG: Alteration of human consciousness by nitrous oxide as assessed by electroencephalography and psychological tests. Anesthesiology 1961, 22 (2), 247–259.

Clark DL, Rosner BS: Neurophysiologic effects of general anesthetics: I the electroencephalogram and sensory evoked responses in man. Anesthesiology 1973, 38 (6), 564–582.

Yamamura T, Fukuda M, Takeya H, Goto Y, Furukawa K: Fast oscillatory eeg activity by analgesic concentrations of nitrous oxide in man. Anesth. Analg 1981, 60 (5), 283–288.

Williams DJ, Morgan RJ, Sebel PS, Maynard DE: The effects of nitrous oxide on cerebral electrical activity. Anaesthesia 1984, 39 (5), 422–5.

Rampil IJ: A primer for eeg signal processing in anesthesia. Anesthesiology 1998, 89 (4), 980–1002.