CC BY
51
ЛИЧНОСТЬ КАК ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЙ: ТЕОРИЯ,
ИСТОРИЯ, МЕТОДОЛОГИЯ
УДК 159.96
DOI:10.23888/humJ20174441-461 © Майкл Вонг, 2017
ЧТО МОЖЕТ АНЕСТЕЗИЯ РАССКАЗАТЬ НАМ О ПРИРОДЕ СОЗНАНИЯ?
(материалы открытой лекции на IV Всероссийской конференции студентов и молодых учёных с международным участием «Психология и медицина: пути поиска оптимального взаимодействия» 22-24 ноября 2017 года г. Рязань)
М. Вонг
Университет Лестера, Великобритания, University Road, Leicester LEI 7RH
Аннотация. В данной статье представлены материалы открытой лекции профессора Майкла Вонга на IV Всероссийской конференции студентов и молодых учёных с международным участием «Психология и медицина: пути поиска оптимального взаимодействия» 22-24 ноября 2017 года г. Рязань. Материал содержит объяснение влияния элементов общего наркоза на структуры имплицитной и эксплицитной памяти, а так же результаты собственных экспериментов М. Вонга по изучению влияния состояния общего наркоза на психику пациентов. Подробно освещена авторская концепция уровневого строения сознания. Слайды на русском языке и перевод основного содержания лекции позволили всем слушателям погрузиться в тему, близкую каждому клиническому психологу, хирургу и анестезиологу, а также всем, кто имеет опыт погружения в общий наркоз для оперативного вмешательства. По итогам лекции профессору Вонгу было задано много вопросов, что свидетельствует об актуальности проведенных исследований,
интересе к междисциплинарным научно-исследовательским проектам и практике клинической психологии за рубежом.
Ключевые слова: сознание, анестезия, имплицитная и эксплицитная память, воспоминание, наркоз, словесный прайминг.
Я очень рад приветствовать вас на родине Ивана Петровича Павлова и в Университете, названном в его честь. С первых дней моего обучения Павлов оказал огромное влияние на мое развитие и мышление в области клинической психологии.
Я приехал из Соединенного Королевства, где живу и работаю недалеко от города Лестер, расположенном в центре Англии, примерно в ста милях к северу от Лондона.
Я думаю, многие из вас никогда не слышали о Лестере, но некоторые из вас, наверняка, догадываются, почему я показываю вам фотографию парковки в центре города.
Примечательно, что на этом месте под землей, в самом центре города Лестер, всего пять лет назад было найдено тело короля Ричарда III. Это стало глобальной сенсацией, и новость разлетелась по всему миру. Некоторые из вас, возможно, знакомы с пьесой Шекспира, названной именем этого короля. Исследования и идентификация тела проводились в Лестерском университете на кафедрах археологии, истории и генетики.
Но, наверняка, среди вас есть те, кто лучше знаком с Английской футбольной премьер-лигой, которая в прошлом году стала свидетелем чуда: вопреки всем ожиданиям, футбольный клуб «Лестер-Сити» выиграл лигу, хотя его противниками были «Манчестер Юнайтед» и «Ливерпуль». Это было похоже на сказку.
Этот слайд кратко излагает содержание моего сегодняшнего выступления: 1. Компоненты общего наркоза.
2. Имплицитная память в ходе операции.
3. Как мы можем обнаружить интраоперационное сознание?
4. Интраоперационное сознание без послеоперационных воспоминаний.
5. Имплицитная эмоциональная память.
6. Последствия для сознания.
Чтобы понять мою лекцию, вам необходимо базовое знание и понимание того, что такое «общий наркоз». По существу, у него есть три компонента. Первый -гипнотический седативный препарат, вызывающий потерю сознания. Второй -обезболивающее лекарственное средство, снижающее восприятие боли. Вам может быть интересно, почему это необходимо, если пациент находится в бессознательном состоянии. Как мы увидим позже, ему совсем не обязательно быть без сознания. Более того, было обнаружено, что даже если пациент находится в бессознательном состоянии, его организм может реагировать на физиологическую травму при операции реакцией шока - это может быть заблокировано обезболивающим препаратом.
Менее известно применение курареподобных миорелаксантов: эти препараты полностью парализуют тело и даже останавливают дыхание. Они необходимы, чтобы хирург мог проникнуть сквозь мышечные ткани. Важно понимать, что все эти лекарства независимы друг от друга: при достаточном количестве одного из них, другого может быть слишком мало.
Существуют две основные фазы общей анестезии. В первой, которая называется «индукция», короткодействующий анестетик обеспечивает первоначальное бессознательное состояние; его обычно вводят через канюлю в задней части руки. Затем вводят кратковременный парализующий агент, позволяющий вводить трубку вниз по горлу, чтобы обеспечить механическую вентиляцию, учитывая, что пациент не сможет дышать самостоятельно. Самая длинная фаза общей анестезии -«поддержание». Она обычно осуществляется вдыхаемым анестезирующим газом, таким как севофлуран.
Многие люди (включая большое количество анестезиологов) полагают, что общая анестезия - двоякое состояние, при котором вы либо находитесь в сознании, либо нет.
На самом деле всё гораздо сложнее. Если мы сравним сознание с оркестром и всеми играющими в нем инструментами на ранней фазе анестезии...
Деревянные инструменты в духовой секции могут перестать играть, оставив остальную часть оркестра продолжать.
Далее, медные инструменты духовой секции могут перестать играть, и так далее.
Многие из препаратов, входящих в состав общего анестетика, блокируют кодирование в процессе запоминания, вызывая антероградную амнезию. Это означает, что возможно находиться в состоянии полного сознания при анестезии, но ничего не запомнить: позже у пациента не остается никаких воспоминаний о моменте, даже если в целом он находился в полном сознании.
Это похоже на то, что вчера вечером мы были очень пьяны, у нас, возможно, не осталось воспоминаний, но мы не были без сознания!
Здесь представлен случай пациента, которому проводили колоноскопию. При этой процедуре в прямую кишку помещается камера для исследования кишечника. Пациенту ввели седативный препарат бензодиазепинового ряда - мидозалам. Пациент находился в сознании и беседовал с хирургом. Они оба смотрели на экран, отображающий ход обследования. Я разговаривал с этим пациентом 30 минут спустя, и он думал, что находился под общей анестезией, так как не имел абсолютно никаких воспоминаний о процедуре.
Таким образом, мы уже можем описать три разных состояния сознания: полное сознание с полной памятью, полное сознание без сознательной памяти, отсутствие сознания с полным отсутствием памяти.
Сейчас я хочу рассказать вам об экспериментах по исследованию имплицитной памяти, проводимых во время операций.
Этот слайд напомнит вам различия между имплицитной (неявной) и эксплицитной (явной) памятью. С помощью явной памяти вы можете вспомнить обстоятельства первоначального опыта обучения. Так, например, если вы сейчас не спите и слушаете то, что я говорю, надеюсь, завтра вы вспомните, что эксперименты по исследованию имплицитной памяти проводились в ходе операций. И вспомните, что узнали об этом на лекции, которую я прочитал накануне. Неявная же память - это когда происходит изменение в поведении или знаниях, но при этом вы не в состоянии вспомнить обстоятельства опыта обучения. Так, например, большинство из нас не помнят, когда научились ездить на велосипеде, но до сих пор умеют это делать.
В начале 1960-х годов молодой южноафриканский врач приехал в Лондон, чтобы набраться опыта в качестве анестезиолога. Он был оскорблен, когда услышал замечания и высказывания некоторых хирургов о больных на операционном столе прямо во время операций, и был убежден, что это оказывает некоторое влияние на пациента. Поэтому для того, чтобы продемонстрировать и исследовать этот феномен, он провел эксперимент с 10 пациентами. В своем эксперименте он воссоздал кризисную ситуацию во время операции. После обезболивания пациента хирург начал операцию. Примерно через 1 минуту анестезиолог закричал: «Остановите операцию, пациент посинел!» Затем он сказал, что вводит больше кислорода и - через минуту - что хирург может продолжать, так как цвет кожи пациента восстановлен. Спустя месяц он ввел пациентов в состояние гипноза, регрессировав их к моменту операции. Когда он сделал это, 4 пациента фактически использовали те же самые слова, которые употреблял анестезиолог, и еще 4 были крайне расстроены в соответствующий момент регрессии.
Хотя это исследование подверглось критике с точки зрения его методологических оснований, оно вызвало большой интерес у анестезиологов и психологов.
Многие сейчас интересуются, возможно ли во время операций внушить пациентам какую-либо негативную информацию? Или, наоборот, - позитивные
идеи? В первом британском исследовании такого рода пациенты были разделены на две сопоставимые группы, одной из которых говорили: «операция идет очень хорошо, вы быстро поправитесь». Другая же группа слышала детский стишок во время операции.
В исследовании наблюдалась значительная разница между пациентами, причем экспериментальная группа выписывалась домой раньше контрольной.
Большинство дальнейших исследований проводились уже на международном уровне различными исследовательскими группами. Этот слайд показывает основной экспериментальный дизайн, который, я думаю, вы согласитесь, довольно строгий.
Было проведено более 20 опубликованных исследований, и они характеризуются соотношением статистически значимых и незначимых положительных результатов 2:1. Однако следует помнить, что опубликовать исследование с негативным результатом гораздо сложнее, к тому же существуют различные методологические проблемы для исследователей, которые используют слишком много переменных, увеличивая тем самым вероятность ошибок первого типа.
В течение последних двух десятилетий предпринимались многочисленные попытки повторить выводы 1980-х и 1990-х годов, однако в целом они не увенчались успехом. Это, скорее всего, связано улучшением качества общей анестезии, приводящей к бессознательному состоянию вследствие введения летучих веществ, таких как севофлуран, а также повышения уровня интраоперационного мониторинга степени глубины анестезии.
Таким образом, это усложняет и ставит под сомнение возможность еще одной плоскости сознания, в которой пациенты по сути бессознательны, и, тем не менее, их когнитивная функция достаточно активна для формирования неявной, имплицитной или бессознательной памяти.
Я думаю, сейчас нам стоит поговорить о том, как анестезиологи определяют уровень сознания человека в течение операций. К сожалению, пациенты, находя-
щиеся под действием мышечного релаксанта абсолютно неподвижны и, как кажется, находятся абсолютно без сознания. Кроме того, даже если пациент находится в сознании, он не может сообщить об этом хирургу.
Анестезиологов учат, что состояние сознания можно определить с помощью мониторинга различных переменных, таких как частота сердечных сокращений, артериальное давление, потливость, слезоточивость. Однако сейчас есть доказательства, что эти клинические признаки могут давать недостоверные результаты.
Моя бывшая пациентка, которая, несомненно, находилась в сознании в течение 45 минут в ходе ее гистерэктомии, испытывала острое чувство боли и запомнила это состояние, стала героиней статьи в Британском женском журнале.
Здесь представлен график проведения ей анестезии в ходе операционного вмешательства. Если вы посмотрите на правую колонку, то увидите, что показатели кровяного давления минута за минутой менялись незначительно, и, таким образом, нет указаний, что она находилась в сознании.
Однако есть очень простой и надежный способ обнаружить сознание в операционной. Это связано с тем, что перед тем, как миорелаксант вводят в кровоток, на предплечье устанавливается пневматический жгут. Это означает, что мышцы предплечья и руки сохраняют свою подвижность. Записанное сообщение воспроизводится каждую минуту пациенту через наушники. В нем пациента просят сжимать и разжимать пальцы, если он в состоянии услышать сообщение.
Следующее видео демонстрирует полезность этой техники во время реальной операции. Пациентке делают гистерэктомию, и мы видим хирургов, проводящих операцию в области живота - в верхней части рисунка. Голова пациентки - справа от рисунка, и мы видим ее руку и предплечье. Сейчас я начну общаться с ней:
- Ив, если Вы слышите мой голос, сожмите и разожмите пальцы левой руки.
- Если Вам больно, только если больно, сожмите пальцы дважды.
- Если Вы чувствуете себя комфортно, сожмите пальцы один раз.
- Хорошо, Ив.
У Ив не было воспоминаний о ходе операции и ее ответах на мои вопросы. Мы использовали различные сложные методы для выявления имплицитной памяти и не нашли никаких доказательств. Я вводил ее в состояние гипноза и возвращал к ходу операции, и снова не было никаких воспоминаний. Наконец, я показал ей это видео. Она была очень удивлена, что находилась в сознании, но ничего не помнит.
Когда мы начали использовать эту технику 30 лет назад, обычно больше половины пациентов давали ответы на вопросы в ходе операций, как показано в четвертой колонке этого слайда. Обратите внимание, что почти у всех пациентов отсутствовала послеоперационная память о состоянии сознания. Мне приятно сообщить вам, что этот анестезиологический метод устарел, и новые анестетики с применением летучих веществ гораздо лучше удерживают людей в бессознательном состоянии. Сейчас многие анестезиологи говорят, что если у пациентов отсутствует память, то проблем нет. Однако в настоящее время накапливаются свидетельства возникновений психологических расстройств после эпизодов сознания с явной амнезией.
Сейчас я хочу рассказать вам об исследованиях, которые изучали интраопе-рационное сознание без сознательной памяти после операции.
Наиболее распространенные экспериментальные манипуляции, которые были использованы, - это метод словесного прайминга. Существуют три категории таких экспериментов. В словесных ассоциациях пары слов представляются инра-операционно и в послеоперационном периоде. Первое слово представляется с целью определить, как пациент способен подобрать к нему верную ассоциацию. Имеются также исследования, в которых пациенту предъявляются слова, обозначающие необычных животных или фрукты, а затем после операции просят назвать пять первых пришедших на ум фруктов или животных. Так мы смотрим, насколько предъявленные слова фиксируются в памяти. Во втором типе предъявляются два слога. Например, «carton», а затем просят завершить с корнем "car-".
Большинство людей в ответ говорят «carpet». Однако если в послеоперационном периоде пациент говорит «carton», то это говорит о влиянии интраоперационного словесного прайминга. Третий тип включает слова - гомофоны. В ходе операции пациенту предоставляется словосочетание «dinnerateight». После операции пациенту предлагается произнести слово «eight». Большинство говорят слово «Ate». Эффективность подтверждается, если пациент произносит первоначальное слово «eight».
20 лет назад мы провели несколько исследований, в которых комбинировали указанные методики. Это проводилось с целью усиления эффекта и проявлений ошибок первого типа, намеренно увеличивая шансы обнаружить эффект. Мы предоставляли три пары слов интраоперационно, а затем после операции спросили, каковы первые 5 фруктов, которые приходят на ум; затем мы использовали первое слово каждой пары слов, чтобы увидеть, смогут ли генерировать ассоциированный ряд; затем мы показали им большой список слов с целевыми словами, встроенными в него, чтобы увидеть, смогут ли они распознать слова, с которыми они были представлены.
Эти исследования отличало то, что в тот момент, когда мы представили три пары слов, мы убедились, что пациенты были без сознания, увидев, что они не отвечали жестами на вопросы исследователя.
Несмотря на то, что исследование было призвано увеличить эффективность метода словесного прайминга, эффективность не была подтверждена. Из наших исследований мы сделали вывод, что те, кто запоминал слова во время анестезии могли должным образом контролировать бессознательное и почти наверняка эти пациенты были в сознании интраоперационно, но впоследствии, когда стимулы были предъявлены, для них было характерно состояние амнезии.
Сейчас я хочу поговорить о гипотезе имплицитной эмоциональной памяти.
Это Бернард Левинсон - доктор, проводивший исследования анестетического кризиса. Я помню встречу с ним на конференции, на которой он выступал с кри-
тикой словесного прайминга, говоря, что подобная предоставляемая пациентам информация не является релевантной в условиях кризисной и пугающей ситуации операции.
Отчасти в ответ на эту критику, Дирк Швендер и его коллеги в Мюнхене провели интересное исследование, в котором пациентам с сердечными заболеваниями был представлен краткий обзор истории Робинзона Крузо во время их операции. Они выбрали историю Робинзона Крузо из-за его параллелей с эмоциональными затруднениями пациента во время операции: одинокий, изолированный, в опасности.
После операции у пациентов спрашивали о первых ассоциациях, пришедших в голову при предъявлении слова «пятница». Многие пациенты ответили со ссылкой на «выходные», отсутствии необходимости идти на работу и возможность отдохнуть. Однако некоторые пациенты начали говорить о пустынных островах, хотя они понятия не имели, почему подумали именно об этом.
Швендер и коллеги следили за вызванной ЭЭГ этих пациентов в интраопера-ционном периоде, и результаты показали, что у тех пациентов, которые говорили о выходных, наблюдались электрофизиологические доказательства глубокой анестезии, в то время как у тех пациентов, которые говорили о пустынных островах, наблюдались доказательства бодрствования. Важно отметить, что ни один пациент не имел явного или осознанного знания о том, что он слышал эту историю ин-траоперационно.
Этот слайд обобщает ряд интригующих результатов исследований и небольших тематических случаев, в которых у пациентов развивались определенные психологические проблемы (как показано в средней колонке), несмотря на отсутствие сознательной памяти о процессе операции. Как правило, в этих случаях использовалась неадекватная доза анестетика. Но, тем не менее, эксплицитная память у пациентов отсутствовала.
Мы провели исследование о ходе колоноскопии у пациентов.
... получивших седативный препарат, мидазолам, которые в результате не имели сознательной памяти о процедуре. Во время колоноскопии мы представляли одно слово, которое мы пытались сделать эмоционально актуальным для их процедуры.
Затем мы измеряли (путем мониторинга проводимости кожи) эмоциональную реакцию на три слова, одним из которых было слово, представленное интра-операционно.
Измерена амплитуда реакции проводимости кожи на слуховое изложение слова.
Во время эндоскопии испытуемые были разделены на три группы, каждая из которых слышала различные слова. Мы выбрали слова «тыкать» и «выскабливать» наряду с нейтральным и бессмысленным словом «муф», но этический комитет не позволил бы нам использовать эти слова, поэтому мы заменили их на несуществующие слова, но близкие по звучанию к оригиналу. Мы предъявили все три слова пациентам до процедуры эндоскопии. Мы также измеряли их реакцию на данные слова в два момента времени: через два часа после эндоскопии и неделю спустя.
Спустя неделю мы обнаружили эффект для слов "выскабливать" и "муф".
Вся эта работа привела к созданию модели сознания, имеющей особое отношение к общей анестезии. Вы увидите, что она включает в себя шесть уровней сознания, основанных на сочетании показателей интраоперационного состояния пациента и последующей обратной памяти.
Этот слайд отражает более сложную линейную модель сознания, которая может быть полезна для анестезиологов. Она проходит от базового восприятия до самых высоких уровней сознания, самосознания, способности к рефлексии, отражению ценностей и убеждений.
Спасибо вам за внимание!
Конфликт интересов отсутствует.
Майкл Вонг - доктор наук, почетный профессор клинической психологии университета Лестера (Великобритания), University Road, Leicester LE1 7RH
© Michael Wong, 2017
WHAT CAN ANESTHESIA TELL US ABOUT THE NATURE OF CONSCIOUSNESS?
(materials of an open lecture at the IV All-Russian Conference of Students and Young Scientists with International Participation "Psychology and Medicine: Ways of Searching for Optimal Interaction" November 22-24, 2017, Ryazan)
M. Wong
University of Leicester, UK University Road, Leicester LE1 7RH
Abstract. This article presents materials of the open lecture of Professor Michael Wong at the IV All-Russian Conference of Students and Young Scientists with International Participation "Psychology and Medicine: Ways of Searching for Optimal Interaction" November 22-24, 2017, Ryazan. The material contains an explanation of the effect of elements of general anesthesia and structures of implicit and explicit memory, as well as the results of M. Wong's own experiments on the effect of the state of general anesthesia on the psyche of patients. The author's concept of the level structure of consciousness is described in detail. Slides in Russian and translation of the main content of the lecture allowed all listeners to immerse themselves in a topic close to each clinical psychologist, surgeon and anesthesiologist, as well as everyone who has experience of immersion in general anesthesia for surgical intervention. Following the results of the lecture, Professor Wong was asked a lot of questions, which indicates the relevance of the studies, interest in interdisciplinary research projects and the practice of clinical
psychology abroad.
Key words: consciousness, anesthesia, implicit and explicit memory, memory, anesthesia, verbal priming.
I am delighted and deeply honoured to be able to address you in the birthplace of Ivan Petrovich Pavlov and in the University named after him. Pavlov has been a great influence on my development and thinking as a clinical psychologist from the early days of my training.
I come from the United Kingdom and live and work near to the city of Leicester which is in the centre of England, about 100 miles north of London.
I guess many of you have never heard of Leicester but some of you may know why I am showing you a photograph of a car park in the centre of the city.
This is because only about 5 years ago the body of King Richard III was discovered in this car park under the ground in the centre of Leicester. This caused a worldwide sensation with international news coverage. Some of you may have studied the Shakespeare play of this name. The discovery and identification of the body was due to the efforts and expertise of the University of Leicester's Archaeology, History and Genetics departments.
Some of you may be better acquainted with the English Premier Football League which witnessed a miracle last year when completely against expectation, Leicester City Football Club won the league, against much better-funded giants such as Manchester United and Liverpool. It was like a fairytale.
This slide summarises the content of my talk today.
To understand my talk, you will need to have a basic understanding of what is involved in giving a general anaesthetic. Essentially there are three components: The first is a hypnotic sedative drug which causes loss of consciousness. The second is an analgesic drug which impairs pain perception. Now you may be wondering why this is nec-
essary if the patient is unconscious. As we will see later, the patient is not necessarily unconscious; moreover, it has also been found that even if the patient is unconscious the body may react to the physiological trauma of surgery with a shock response - this can be blocked by analgesic medication.
Less well known is the use of drugs related to curare known as muscle relaxants: these drugs completely paralyze the body and even prevent breathing. They are necessary to allow the surgeon access through muscle walls.
It is important to understand that these drugs are all independent of each other and it is possible to have too little of one and sufficient of another.
There are two major phases of a general anaesthetic. In the first phase, which is known as induction, a short acting anaesthetic provides initial unconsciousness and this is usually administered through a cannula in the back of the hand. A short acting paralysing agent is then administered to allow the insertion of a tube down the throat [slide 10] to enable mechanical ventilation, given that the patient will be unable to breathe for themselves. The longest phase of a general anaesthetic is known as maintenance and this is usually effected by inhaled anaesthetic gas such as sevoflurane.
Many people (including many anaesthetists) believe that having a general anaesthetic is a binary event: you are either conscious or unconscious.
In fact things are much more complicated. If we liken consciousness to an orchestra with all instruments playing, during the early part of an anaesthetic...
the wind section may stop playing leaving the rest of the orchestra to continue..
Next, the horn section may stop playing, and so on.
Many of the drugs used in a general anaesthetic interfere with, and block the encoding phase of memory causing anterograde amnesia. So this means that it is possible to be fully conscious during an anaesthetic but not laying down memory, such that later the patient will have a complete blank for the period when they were receiving the drug, even though they were actually conscious.
Here is an example of a patient having a colonoscopy in which a camera is pushed into the rectum to examine the bowel. The patient has received the benzodiazepine sedative, midazolam. You can see that this patient is conscious and was actually conversing with the surgeon as they both looked at a television screen displaying the patient's guts. I interviewed this patient only 30 minutes later and he thought he had had a general anaesthetic because he simply had no memory at all of the procedure.
So already we can describe three different states of consciousness: full consciousness with full recall, full consciousness with no explicit recall (or conscious memory), and unconsciousness with no recall.
I now want to tell you about experiments that have been done in the operating theatre investigating implicit memory.
This slide is to remind you of the concepts of implicit vs explicit memory. With explicit memory you are able to recall the circumstances of the original learning experience. So for example, if you are not asleep right now and attending to what I am saying, hopefully tomorrow you will remember that experiments have been done on implicit memory in the operating theatre. You will remember that you learnt this in a lecture given by me the day before. Implicit memory is where there is a change in behaviour or knowledge where you are unable to recall the circumstances of the learning experience. So for example most of us do not remember when we learnt to ride a bicycle and yet we can do this.
In the early 1960s a young South African doctor came to London to train as an anaesthetist. He was disturbed by the insulting comments made by some surgeons about the patients on the operating table during surgery and was convinced that this must have some effect. So in order to demonstrate and investigate this, he conducted an experiment with 10 patients in which he created a mock crisis during the surgery. After having anaesthetised the patient, the surgeon began to operate After about 1 minute the anaesthetist shouted "stop the operation the patient has turned blue!" He then said he was administering more oxygen and after a further minute told the surgeon he could carry on
as the patient had regained their colour. One month later he followed up the patients and hypnotised them, regressing them back to the time of the operation. When he did this, 4 patients actually used the very words that the anaesthetist used and 4 more became extremely distressed at the appropriate moment in the regression.
Although this study has been criticised on methodological grounds, it sparked a great deal of interest amongst anaesthetists and psychologists.
People began to wonder, if it was possible to put negative information into the brain during general anaesthesia, would it be possible to implant positive ideas? This was the first British study of this kind in which patients were divided into two comparable groups, one of which received suggestions such as "the operation is going really well, you're going to make a really good recovery" during their operation. The other group just heard a nursery rhyme.
In this study, there was a significant group difference, with the experimental suggestion group being discharged home sooner than the control group.
Numerous further studies of this kind were then undertaken by a variety of research groups internationally. This slide shows the basic experimental design which I think you'll agree is quite rigorous.
There have been more than 20 studies published of this kind and they are characterized by a two to one ratio of significant vs non-significant positive outcome. But it needs to be remembered that it is harder to publish a negative outcome study and also there is a methodological problem with researchers going on a fishing expedition with numerous outcome variables, increasing the chances of a Type 1 error.
Over the last two decades there have been numerous attempts to replicate the findings of the 1980s and 1990s but these have generally failed. This is probably because of improvements in the reliability of general anaesthesia to produce unconsciousness due to the introduction of volatile agents like sevoflurane, and also improvements in intraoperative monitoring of depth of anaesthesia.
So this positive-suggestion research brings into question the possibility of yet another plane of consciousness in which patients are essentially unconscious, and yet their cognitive function is sufficient to allow the formation of implicit or unconscious memory.
I think we now need to talk about how anaesthetists try to detect consciousness in the operating theatre. Unfortunately, patients who have received a muscle relaxant are completely immobile and still, and objectively they look as though they are unconscious. Furthermore, from the patient's point of view, if they are conscious they are u nable to indicate their predicament to medical staff.
Anaesthetists are taught that they can detect consciousness through monitoring variables such as heart rate, blood pressure, sweating and tear production. However, worry-ingly there is now good empirical evidence that these so-called "clinical signs" are unreliable.
This is a former patient of mine who was undeniably conscious for three quarters of an hour during her hysterectomy, in extreme pain with full memory and was the subject of an article in a British women's magazine.
This is her intra-operative anaesthetic chart and if you look at the column on the far right you will see that her minute-by minute blood pressure is largely unremarkable and does not give any clear indication that she is conscious.
However, there is actually a very simple and reliable technique for detecting consciousness in the operating theatre. It involves attaching a pneumatic tourniquet to the forearm which is inflated just before the muscle relaxant is injected into the bloodstream. This means that the muscles of the forearm and hand are preserved from the paralysis. A recorded message is played every minute to the patient through headphones in which they are instructed to open and close their fingers if they are able to hear the message.
This next video demonstrates the usefulness of this technique during a real operation. This patient is having a hysterectomy and you can see the surgeons working in the
open abdomen at the top of the frame. The patient's head is to the right and we can see her isolated forearm and hand in the centre of the frame. I will now begin communicating with her:
"Eve, if you can hear my voice, open and close the fingers of your left hand" "If you are in pain, and only if you are in pain, squeeze your fingers twice" "If you are comfortable, squeeze your fingers once" "That's fine Eve"
Eve had no post-operative memory of these events and her responses. We used some sophisticated techniques for detecting implicit memory and again found no evidence. I hypnotised Eve and regressed her back to her operation and again there was no memory. Finally I showed her the video you have just seen. She was very surprised that she could have been so conscious and yet have no memory.
When we first began using this technique 30 years ago it was common to find as many as half the patients on a typical list making sensible movements in response to questions and commands as indicated in the fourth column of this slide. Please note that almost all of these patients had no post-operative memory of being conscious. I'm pleased to tell you that this anaesthetic technique is now obsolete and the newer anaesthetics involving volatile agents are much better at keeping people unconscious. Now many anaesthetists would say that if patients have no memory there is no problem. However, there is now accumulating evidence of psychological disturbance following episodes of consciousness with explicit amnesia.
I now want to tell you about studies that have been investigating intraoperative consciousness without post-operative explicit recall.
The most common experimental manipulation that has been used is that of word-priming. There are three categories of experiment. In word association, word pairs are presented intraoperatively and then postoperatively the first word of the pair is presented to the patient to see if they can generate the correct associate. There are also studies where relatively unusual fruits or animals are presented intraoperatively and then after
the operation the patient is asked to state the first 5 fruits or animals that come to mind in order to see if the primed items appear high in their list. In the second type of word priming, a two syllable word is presented intraoperatively such as "carton", and then the patient is asked to complete the word stem "car-". Most people will say "carpet" in response to this. However, if a patient responds with "carton" postoperatively it is likely that this represents a priming effect. The final type of word priming involves homophones. During the operation, the patient is presented with the phrase "dinner at eight". Postoperatively the patient is asked to spell the word "eight". Most people will say "A-T-E" A word priming effect has probably occurred if the patient spells "E-I-G-H-T"
We conducted some experiments about 20 years ago where we combined several of these word priming techniques in order to massively increase the likelihood of obtaining a significant effect, in other words increasing the chances of a Type 1 error. We presented these three word pairs intraoperatively, and then said to the patient post opera-tively what are the first 5 fruits that come to your mind; then we used the first word of each word pair to see if they could generate the associate; and then we showed them a large list of words with the target words embedded within it to see if they could recognise words with which they had been presented.
What was different about these studies was that at the point at which we presented the three word pairs we made certain the patient was unconscious by using the isolated forearm technique to check that they were not responding using their hand.
Despite the study being designed to massively increase the chances of obtaining word priming, no such effect was found. We conclude from our studies that others who have found word priming during anaesthesia had not properly monitored unconsciousness and almost certainly their patients had been conscious but subsequently amnesic at the point at which the stimuli had been presented.
I now want to talk about the implicit emotional memory hypothesis.
This is Bernard Levinson, the doctor who conducted the mock anaesthetic crisis study. I remember meeting him at a conference in which he gave a presentation where
he criticised these word priming studies on the grounds that the information being presented to the patients was irrelevant to their potentially very frightening situation.
Partly in response to this criticism, Dirk Schwender and colleagues in Munich conducted an interesting study in which heart patients were presented with a synopsis of the Robinson Crusoe story during their operation. They chose the Robinson Crusoe story because of its parallels with the patient's emotional predicament during surgery: alone, isolated, in danger.
Postoperatively the patients were asked what was the first thing that came into their minds if they were presented with the word "Friday". Many of the patients responded by referring to "the weekend", not having to go to work and relaxing. However some patients started to talk about desert Islands even though they had no idea why they should be thinking about this.
Schwender and colleagues had been monitoring the evoked EEG of these patients intraoperatively, and they demonstrated that those patients who talked about the weekend showed electrophysiological evidence of deep anaesthesia, whilst those patients who talked about desert Islands showed evidence of wakefulness. It is important to note that no patient had explicit or conscious recall of being read the story intraoperatively.
This slide summarises a number of intriguing case reports and small case studies in which patients have developed psychological problems (as indicated in the middle column) despite having no conscious memory for their operations. Typically there will be evidence from the anaesthetic record of inadequate anaesthetic dose. But never the less the patients have no explicit memory.
We conducted a study on colonoscopy patients.
receiving the sedative, midazolam, who had no explicit recall for the procedure as a result. We presented one word during the colonoscopy that we tried to make emotionally relevant to their procedure.
We then measured the emotional response to three words one of which was the word presented intraoperatively by monitoring skin conductance.
The amplitude of the skin conductance response to the auditory presentation of the word was measured.
There were three groups each of which heard a different word during their endoscopy. We chose "poke" and "scrape" (along with a neutral nonsense word "moof"), but the ethics committee would not allow us to use these words, so we changed them to nonsense words (that sounded very close to the originals), "pote" and "scrate". We presented all three words to every patient before their endoscopy as a baseline comparative measure. We also measured their response to all three words at two time points, two hours after the endoscopy and then one week after the endoscopy.
We found significant effects in the predicted directionat one week for "scrate" and "moof" but not "pote"
All this work has led to a model of consciousness with particular relevance to general anaesthesia. You will see that it includes six levels of consciousness based on a combination of indications from the isolated forearm of intraoperative state and subsequent evidence of different types of recall.
This slide illustrate a more sophisticated linear model which may be of value to anaesthetists. It runs from very basic perception right through to the highest levels of consciousness with self-awareness, reflexivity, and awareness of values beliefs.
Thank you for your kind attention!
There is no conflict of interest.
Michael Wong - doctor of science, honorary Professor of clinical psychology at the University of Leicester (UK), University Road, Leicester LE1 7RH
