麻醉如何产生

    今天所有的全身麻醉剂都是凭经验开发出来的，麻醉效果是评价麻醉剂质量的重要指标。麻醉状态主要表现为镇静、无意识（有时也叫做催眠状态）、无躯体活动、痛觉消失以及在麻醉期间短暂失忆。通过对麻醉剂作用机制的研究，包括我们在内的很多研究小组都发现，麻醉状态的每一种表现都是相互独立的，都是麻醉剂作用于不同神经细胞的结果。

    根据这一发现，我们有望告别“乙醚时代”，开发出具有高度特异性的新一代麻醉剂——几种药物可以搭配使用，产生医生想要的效果，且不会有任何副作用。而且，这项研究的受益者不只是麻醉学，还有与麻醉相关的医疗领域，如镇静和安眠，因为它们与麻醉的生理机制有一定的相似性。

    从使用方式上看，麻醉剂可分为两大类。一是吸入式的麻醉剂，比如异氟烷（isoflurane）；另一种是静脉注射式的，比如异丙酚（propofol）。这些药物都会诱导深度睡眠。但最新麻醉剂产生的麻醉状态，更像是药理学意义上的昏迷。

    为了阐明麻醉的生理机制，科学家利用磁共振成像和正电子发射断层扫描技术，找到了一些与麻醉状态相关的大脑区域和神经通路。不同的部位受到麻醉剂的作用后，会产生麻醉状态的不同表现形式：药物作用于脊髓，病人就无法活动；诱导海马区（与记忆相关的大脑区域）发生改变，病人就会出现失忆症状。麻醉剂的副作用之一，就是手术之后病人的记忆有所损伤，可能与海马区受到麻醉剂的影响有关。

    意识是一个非常复杂的现象，它的特征定义至今仍是神经生物学家讨论的热点，因此在麻醉过程中，要精确地找到某一个与意识消失有关的生理结构并不容易。一种主流理论认为，意识消失是“认知解离”（cognitiveunbinding）的结果，也就是说，在高级认知过程中，原本相互协作的各个大脑区域之间的联系中断了。从局部水平上看，如果把各个脑区比作电话，脑区间的神经细胞群看作电话线，全身麻醉的效果就相当于将电话线从电话上拔掉。不过，科学家也在细胞水平上研究麻醉剂是如何作用于神经细胞，阻止它们传递神经信号的。

    几乎整个20世纪，科学家普遍认为麻醉剂的作用机制是破坏神经细胞膜上的脂质成分。大多数麻醉剂都很容易溶解于脂类物质，而这些药物的结构却千差万别：有些是惰性气体，有些则是复杂的类固醇。它们在物理和化学性质上的巨大差别，让科学家产生了错觉，认为麻醉剂是以非特异性的方式抑制神经功能（即不是只针对某一类细胞或蛋白的作用方式）。但最近几年的研究却得出了相反的结论：科学家发现麻醉剂会与神经细胞表面的特异蛋白质受体相互作用。“受体家族”有多个成员，它们在中枢神经系统的不同区域发挥作用。因此，神经细胞表面的受体类型决定了它们会受到哪种麻醉剂的影响。

    目前，科学家的主要任务是将现有麻醉剂的作用目标与受体类型一一对应起来，阐明药物是如何与受体反应，如何改变细胞的功能引发麻醉状态，又是如何产生医生不想看到的副作用的。