麻酔はどうやって意識を消すのか？

心はどこへ行くのか？

100から逆に数えても、たいていの人はすぐ途切れます。脳波計では、起きている脳の速くせわしないリズムが、ゆっくりうねる波に変わります。患者は眠っておらず、手術を感じず、何も覚えていません。毎年、何億件もの手術がこうした薬に頼っています。

最初の公開実演から、この10月で180年になります。なのに、薬で意識が消え、また戻る仕組みは、誰も完全には説明できません。何がわかり、どこからが謎なのでしょう。

まやかしではない

1846年10月16日、若い印刷工ギルバート・アボットが、ボストンの手術室に運ばれました。歯科医ウィリアム・モートンが、ガラス吸入器でエーテルを吸わせました。外科医ジョン・コリンズ・ウォーレンが、首の腫瘍を一部取りました。ウォーレンは医師らに、諸君、これはまやかしではない、と言ったそうです。

知らせはすぐ欧米に広まりました。でも、誰ひとり仕組みを知りませんでした。

オリーブ油という手がかり

1900年ごろ、ハンス・マイヤーとチャールズ・オーバートンが別々に、最初の手がかりを得ました。オーバートンは、オタマジャクシの泳ぎを止める量を物質ごとに測りました。それをオリーブ油への溶けやすさと比べました。順位は一致しました。

油に溶けやすいほど少量で効き、その幅は1万倍以上でした。ほかの共通点はほぼありません。反応しにくい希ガス、キセノンでさえ効きます。以来約1世紀、麻酔薬は神経細胞の脂質膜に染み込み、それを乱すとされてきました。

1980年代、ロンドンのニコラス・フランクスとウィリアム・リーブが新発見をしました。麻酔薬は、膜のない水中のタンパク質、ホタルの発光酵素も止めました。それも、同じ油の法則どおりでした。タンパク質の油っぽいくぼみでも、法則は説明できるのです。

こうして標的タンパク質探しが始まりました。

脳のブレーキ

神経細胞は化学信号で会話し、止まれの信号もあります。脳で最も多い停止信号は、ギャバという小さな分子です。ギャバが受容体につくと通り道が開き、細胞は発火しにくくなります。代表的な麻酔薬プロポフォールは、この受容体の反応を強め、ブレーキを長く効かせます。

マウス実験が、その重要性を最も強く示しました。2003年、受容体の一か所だけ変えたマウスが作られました。このマウスには、プロポフォールも麻酔薬エトミデートも、はるかに効きにくくなりました。でも、ハロタンなどの麻酔ガスは、ほぼ変わらず効きました。

ケタミン、亜酸化窒素、キセノンは、主にエヌエムディーエーという別の受容体を塞ぎます。薬ごとに分子も仕組みも違うのに、どれも意識を奪います。最初の謎はここです。結合先だけでは、意識が消える仕組みはわかりません。

睡眠ではない

医師はよく患者に、眠りますよと言います。2010年、ニューイングランド医学誌の総説は、その捉え方は誤りだと主張しました。全身麻酔は、薬で起こす、元に戻せる昏睡だというのです。意識がない、記憶がない、痛みがない、動かない、の4つをまとめたものです。

その間、麻酔科医は心臓、呼吸、体温を安定させます。睡眠には段階がありますが、どの段階の脳波も全身麻酔とは違います。眠る人は名前を呼べば起きますが、全身麻酔の患者は起きません。

時間の中の島々

意識を失う瞬間、脳で何が変わるのでしょう。2013年、ボストンのチームは、プロポフォールを徐々に増やし、被験者の脳波を記録しました。被験者は音のたびボタンを押し、やがて押さなくなりました。まさにその時、1秒に1回未満のとても遅い波が現れました。

てんかん治療で脳に電極を入れた患者の研究では、神経細胞は静まっていませんでした。神経細胞は遅い波の決まった時点で短く発火し、あとは休みました。脳の各領域は、互いに足並みがずれました。小さな回路は働いても、時間と空間の両面で互いに途切れていました。

同時に、1秒に約10回の強いアルファ波が、頭の後ろから前へ移りました。今では一部の麻酔科医が、この波形で麻酔の深さを見ます。2024年、エムアイティーが意外な結果を示しました。プロポフォールはブレーキを強めるので、活動は静まるはずです。

ところが投与したサルでは脳活動が不安定になり、乱れるたび落ち着くのが遅れました。研究者は、ほかの細胞を抑える細胞まで抑えられると考えています。麻酔は、スイッチを切るより、バランスを崩すのに近いのかもしれません。

奥にあるスイッチ

脳の中心の奥には、外側の層のほぼ全体とつながる拠点、視床があります。2020年、ウィスコンシンの研究者は、麻酔した2匹のサルの視床の小さな部位に電極を入れました。そして1秒に50回刺激しました。麻酔薬が入ったまま、サルは目を開けて腕を伸ばし、心拍と呼吸も変わりました。

刺激を止めると、また意識を失いました。注目の結果ですが、サル2匹のことで、示したのは仕組み全体でなく拠点です。

戻る道

別の謎もあります。意識の回復は、失う過程の単なる逆ではありません。薬の量だけで決まるなら、意識を失った量で目覚めるはずです。2010年、ペンシルベニア大の研究で、マウスもショウジョウバエもそうならないとわかりました。意識を失うには、目覚める時より多くの薬が必要でした。

チームは神経慣性と名付けました。脳はどちら向きの状態変化にも抵抗します。睡眠関連の遺伝子1つで、その差は広がりも縮みもしました。問題が最も起きるのも、この移行期です。2014年の英国の大規模調査では、全身麻酔2万件に約1件、術中覚醒が報告されました。

その3分の2は、意識を失う途中か戻る途中でした。筋弛緩薬を使うと報告はずっと多く、約8000件に1件でした。

もっと奇妙な手がかり

答えが出ないまま、意外な発見も続いています。2018年、研究者はハエトリグサをエーテル蒸気にさらしました。感覚毛に触れても罠は閉じず、閉じる時の電気信号も消えました。エーテルが抜けると、元に戻りました。

植物に脳はなく、エーテルはより基本的な何かに効いているはずです。さらに異論の多い発見もあります。2020年、スクリプス研究所は、麻酔薬が膜の脂質の小さな塊を崩し、カリウム通路を開くと報告しました。この経路の酵素1つを欠くハエは、麻酔が効きにくくなりました。

謎は解けたとの見出しも出ましたが、ハエ実験には異論があり、議論中です。2024年のラット研究では、神経細胞内の骨組み、微小管を硬くする薬がイソフルランでの意識消失を約1分遅らせました。ラットの小規模研究1件で、意味はまだわかりません。

もっと深い空白

最大の謎は、薬そのものではありません。意識の消え方を説明するには、まず意識とは何かを知らねばなりません。合意された理論はありません。2025年、主要な2理論を対決させる実験が、両陣営が事前に合意した設計で行われました。

結果は両理論の重要な予測を揺るがしました。これも麻酔が研究に使われる理由です。意識を確実に下げ、変化を見られるのです。

最後の一歩

麻酔は当て推量ではありません。麻酔科医は量も作用先も把握し、呼吸、血圧、酸素を常に見ています。わからないのは最後の一歩、分子から意識が消える瞬間までです。1846年、目覚めたギルバート・アボットは、首を引っかかれたようだと言いました。

180年後の今も、彼がどこへ行ったのか、完全には言えません。