The role of pontine reticular formation in the process of anaesthesia

In the present study the role of the pontine reticular formation in the process of general anaesthesia was investigated. A bilateral microinjection into the oral pontine reticular nucleus (PnO) resulted in reversible loss of consciousness in rat, this zone was named mesopontine tegmental anaesthesia lucus. To elucidate the role of PnO in the process of general anaesthesia 5 mM (2R)-amino-5-phosphonovaleric acid (AP5) and 100 mM N-Methyl-D-aspartic acid (NMDA) was administered with microosmotic pump in freely moving rats. The cortical and subcortical EEG activity was recorded and auditory evoked potentials (AEP) and startle response (SR) were measured. The presence of „dark” neurons was investigated by the sensitive silver method of Gallyas staining after the previous administration of NMDA. The NMDA receptor antagonist AP5 decreased the amplitudes of AEP and SR and increased the amount of spindle waves in cortical EEG recordings. The administration of NMDA was followed by two phases. In the activation phase a slight increase of AEP amplitudes and an abolition of SR was observed along with a bistable EEG activity: a desynchronized activity with spindle waves was altered by theta waves. In the coma phase generalization of delta waves was associated with abolition of both AEPs and SRs. The presence of a network of „dark” giant neurons in the pontine reticular formation was demonstrated by slice staining. It is suggested that the appearance of „dark” neurons is the result of excitotoxicity and is temporally marked by the appearance of slow waves (2 Hz) and coma. The pontine reticular formation therefore plays a crucial role in the process of general anaesthesia. In the described early phase the structures responsible for the endogenous arousal and transition between sleep/wake cycles are activated. In the late phase, characterized by delta waves, these endogenous structures are impaired, thus the state of coma is the result of the functional degeneration of subcortical structures.

W pracy badano rolę tworu siatkowatego mostu w procesach ogólnej anestezji. Dwustronna mikroiniekcja pentobarbitalu do jądra siatkowatego mostu dziobowego (PnO) powoduje odwracalną utratę świadomości u szczurów, miejsce podania iniekcji nazwano miejscem anestezji nakrywki śródmostowej. W celu sprawdzenia roli PnO w procesach ogólnej anestezji za pomocą pompy mikrosomotycznej podano 5 mM kwasu (2R)-amino-5-fosfonowaleranowego (AP5) oraz 100 mM N-metylo-D-asparaginianu (NMDA) wolno ruszającym się szczurom. Rejestrowano aktywność korową i podkorową oraz słuchowe potencjały wywołane (AEP) i reakcję zaskoczenia (SR). Obecność „ciemnych” neuronów sprawdzano za pomocą czułej metody barwienia srebrem (metoda Gallyasa) po uprzednim podaniu NMDA. Podanie antagonisty receptora NMDA - AP5 spowodowało zmniejszenie amplitud AEP oraz SR, przy ogólnym wzrostu udziału wrzecion snu w zapisie EEG. Podanie NMDA spowodowało wystąpienie u szczurów dwóch faz. W fazie aktywacji nieznacznie wzrosły amplitudy AEP, obserwowano zanik SR, natomiast na poziomie EEG na zmianę obserwowano aktywność desynchroniczną z wrzecionami snu oraz fale theta. W fazie śpiączki obserwowano generalizację fal delta na odprowadzeniach korowych i podkorowych oraz zanik AEP i SR. Barwienie skrawków wykazało obecność sieci „ciemnych” neuronów olbrzymich w tworze siatkowatym mostu. Wyniki badań pozwalają uważać, że pojawienie się „ciemnych” neuronów jest skutkiem ekscytotoksyczności i koliduje w czasie z pojawieniem się wolnych fal (2 Hz) i stanem śpiączki, zatem twór siatkowaty pnia mózgu odgrywa kluczową rolę w procesach ogólnej anestezji. We wczesnej fazie obserwuje się zatem aktywację struktur odpowiedzialnych za endogenne pobudzenie i zmiany zawiązane z przemianą stanów sen/czuwanie. W późnej fazie charakteryzującą się falami delta te struktury endogenne są już wyciszone i/lub uszkodzone, dlatego śpiączka jest wynikiem funkcjonalnej degeneracji struktur podkorowych.