Structural and functional relationship of consciousness and the unconscious (anesthesia) in the focus of cognitive impairment

S.F. Gritsuk

V.A. Negovsky research institute of general reanimatology of the Federal Research and Clinical Center of Intensive Care Medicine and Rehabilitology, Moscow

For correspondence: Stanislav Fiodorovich Gritsuk — Dr. Med. Sci., senior V.A. Negovsky research institute of general reanimatology of the Federal Research and Clinical Center of Intensive Care Medicine and Rehabilitology, Moscow; e-mail: maggri@mail.ru

For citation: Gritsuk S.F. Structural and functional relationship of consciousness and the unconscious (anesthesia) in the focus of cognitive impairment. Alexander Saltanov Intensive Care Herald. 2018;4:80–85.

DOI: 10.21320/1818-474X-2018-4-80-85


Consciousness is one of the main factors of human existence. It gives life meaning and at the same time it is the most mysterious phenomenon of the Universe. Why do we perceive colors and shapes this way when we see them? How is all this connected with the processes taking place in the brain? Our usual research methods donʼt work here. Consciousness by judging the case anomaly, which we need to integrate into our vision of the world, but we do not know how? It doesnʼt hang out outside the physical world like something extra. Itʼs underlying.

General anesthetics remain one of the most prominent known pharmacological discoveries, however, despite more than a century of research, the unitary mechanism through which they act to cause reversible loss of consciousness remains a mystery. The current neurophysical paradigm considers the brain as a computer machine performing classical deterministic I/O operations. The linear structure helps to simplify perhaps the most complex biological system. General anesthesia affects brain function at all levels, including neural membranes, ion channels, receptors, neurotransmitters, brain blood flow and metabolism. Fully unexplored pathogenesis and scope of anesthetics do not allow to formulate a pathogenetically sound approach to the problem of postoperative cognitive dysfunction, as well as the development of effective prevention and treatment. Anaesthetics can subtly alter the dynamics of protein and interaction at the molecular level, and lead to changes in the rate of neuronal suppression and unconsciousness. In the human brain, cytoskeletal filaments, 25 nanometers in diameter (microtubules), are present in neurons and are involved in the fact that they play an important role in the functioning of neurons and the brain and suggest that they generate cognitive brain functions such as memory, consciousness and POCD.

Keywords: consciousness, cognitive disorders

Received: 11.08.2018


References

    1. Rasmussen L.S., Larsen K., Houx P., et al. The assessment of postoperative cognitive function. Acta Anaesthesiol. Scand. 2001; 45(3): 275–289.
    2. Соленкова А.В., Бондаренко A.A., Дзюбанова H.A., Лубнин А.Ю. Оценка состояния когнитивных функций при операциях на позвоночнике и спинном мозге. Анестезиология иреаниматология. 2012; 4: 38–41. [Solenkova A.V., Bondarenko А.А., Dzyubanova N.A., Lubnin A.Y. Cognitive status assessment after spinal surgery. Anesthesiology and resuscitation. 2012; 4: 38–41. (In Russ)]
    3. Fritz H.C., McAuley J.H., Wittfeld K., et al. Chronic Back Pain Is Associated With Decreased Prefrontal and Anterior Insular Gray Matter: Results From a Population-Based Cohort Study. J. Pain. 2016; 17(1): 111–118. DOI: 10.1016/j.jpain.2015.10.003.
    4. БорисовК.Ю., Шайбакова В.Л., Чепраков P.A. и др. Кардио- и нейропротекция ингаляционными анестетиками в кардиохирургии. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2014; 3: 5–11. [Borisov K.Y., Shaybakova V.L., CherpakovR.A., et al. Cardio- and neuroprotection of inhaled anesthetics in cardiac surgery. Pathology of circulation and heart surgery. 2014; 3: 5–11. (In Russ)]
    5. ЛарионовM.B., Трубникова O.A., Плотников Г.Л. и др. Обоснование выбора анестетиков с целью защиты головного мозга и профилактики когнитивного снижения во время операции коронарного шунтирования. Медицина в Кузбассе. 2015; 14(3): 43–51. [Larionov M.V., Trubnikova О.А., Plotnikov G.P., et al. Rationale for anesthetics choice to protect the brain and prevent cognitive dysfunction during coronary artery bypass surgery. Medicine in the Kuzbass. 2015; 14(3): 43–51. (In Russ)]
    6. Wang H., Lu S., Yu Q., Liang W., et al. Sevoflurane preconditioning confers neuroprotection via anti-inflammatory effects. Front. Biosci. 2011; 3: 604–615.
    7. Kurian P., Dunston G., Lindesay J. How quantum entanglement in DNA synchronizes double-strand breakage by type II restriction endonucleases. J. Theor. Biol. 2016; 391:102–112. DOI: 10.1016/j.jtbi.2015.11.018.
    8. Craddock T.J., Hameroff S.R., Ayoub A.T., et al. Anesthetics act in quantum channels in brain microtubules to prevent consciousness. Curr. Top. Med. Chem. 2015; 15(6): 523–33.
    9. Hameroff S., Penrose R. Consciousness in the universe: a review of the “Orch OR” theory. Phys. Life Rev. 2014; 11(1): 39–78. DOI: 10.1016/j.plrev.2013.08.002. 78.
    10. Hameroff S., Nip A., Porter M., Tuszynski J. Conduction pathways in microtubules, biological quantum computation, and consciousness. Biosystems. 2002; 64(1): 149–168.
    11. Периоперационное ведение пациентов с сопутствующими заболеваниями: руководство для врачей: в 3 т. Под ред. И.Б. Заболотских. Т. 1. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Практическая медицина, 2016. [Perioperatsionnoe vedenie patsientov s soputstvuyushchimi zabolevaniyami. Rukovodstvo dlya vrachei: in 3 vol. Ed. I.B. Zabolotskikh. Vol. 1. 2nded. Moscow: Prakticheskaya meditsina, 2016. (In Russ)]
    12. Периоперационное ведение пациентов с сопутствующими заболеваниями: руководство для врачей: в 3 т. Под ред. И.Б. Заболотских. Т. 2. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Практическая медицина, 2016. [Perioperatsionnoe vedenie patsien-tov s soputstvuyushchimi zabolevaniyami. Rukovodstvo dlya vrachei: in 3 vol. Ed. I.B. Zabolotskikh. Vol. 2. 2nded. Moscow: Prakticheskaya meditsina, 2016. (In Russ)]
    13. Послеоперационная когнитивная дисфункция и принципы церебропротекции в современной анестезиологии: Учебное пособие для врачей. Под ред. А.М. Овезова. М.:Тактик-Студио, 2015. [Posleoperacionnaya kognitivnaya disfunkciya I principy cerebroprotekcii v sovremennoj anesteziologii: Uchebnoe posobie dlya vrachej. Pod red. A.M. Ovezova. M.: Taktik-Studio, 2015. (In Russ)]
    14. Wang H., Lu S., Yu Q., Liang W., et al. Sevoflurane preconditioning confers neuroprotection via anti-inflammatory effects. Front. Biosci. 2011; 3: 604–615.
    15. Shan J., Sun L., Wang В., et al. Comparison of the neuroprotective effects and recovery profiles of isoflurane, sevoflurane and desflurane as neurosurgical pre-conditioning on ischemia/ reperfusion cerebral injury. Int.J. Exp. Pathol. 2015; 8: 2001–2009.
    16. Лебединский К.М., Коваленко А.Н. Физические и физиологические механизмы сознания и общей анестезии (Обзор). Журнал технической физики. 2018; 88(10): 1443-1456. [Lebedinskii K.M., Kovalenko A.N. Physical and physiological mechanisms of consciousness and general anesthesia (Review). Zhurnal tekhnicheskoj fiziki. 2018; 88(10): 1443-1456. (In Russ)]. DOI: 10.21883/JTF.2018.10.46484.67-1