M1 Bewusstseins- und Komastufen

Thema

Der Bewusstseinsgrad wird als Produkt zweier unterschiedlicher Komponenten modelliert: der thalamokortikalen Aktivierung, die vom aufsteigenden retikulären Aktivierungssystem ausgeht, und der Informationsintegrationskapazität des kortikalen Netzwerks, einer Erweiterung der bereits in einem anderen Modell zur Beschreibung des kortikalen Netzwerks verwendeten effektiven Konnektivität.

Da der Bewusstseinsgrad das Produkt dieser beiden Komponenten ist, führt eine hohe thalamokortikale Aktivierung ohne ausreichende Informationsintegrationskapazität nicht zu vollem Bewusstsein, und umgekehrt führt eine hohe Informationsintegrationskapazität ohne ausreichende thalamokortikale Aktivierung ebenfalls nicht zu vollem Bewusstsein. Diese Dissoziation zwischen den beiden Komponenten des Bewusstseinsgrades wird klinisch im vegetativen Zustand beobachtet, in dem zwar thalamokortikale Aktivierung vorhanden ist, die Informationsintegrationskapazität jedoch fehlt. Im Gegensatz dazu ist die Informationsintegrationskapazität im Tiefschlaf nur teilweise vorhanden und die thalamokortikale Aktivierung gering.

Die Glasgow Coma Scale (GCS) wird als sigmoide Funktion des kontinuierlichen Bewusstseinsgrades modelliert: Bei sehr niedrigem Bewusstseinsgrad ändert sich die GCS kaum; bei mittlerem Bewusstseinsgrad ändert sie sich rasch. Bei sehr hohem Bewusstseinszustand ändert sich die Glasgow Coma Scale (GCS) kaum noch und nähert sich ihrem Maximalwert. Diese Sigmoidfunktion eignet sich, um den kontinuierlichen Bewusstseinszustand vom Modell in die klinische Praxis zu übertragen, wo die GCS standardisiert angewendet wird.

Nach einer akuten Verletzung unterliegt der Bewusstseinszustand einer Dynamik von Verschlechterung und Erholung. Der globale Hirnstoffwechsel, eine Erweiterung der bereits im neurovaskulären Kopplungsmodell definierten zerebralen Sauerstoffstoffwechselrate, sinkt proportional zum Bewusstseinszustand: Je niedriger der Bewusstseinszustand, desto niedriger der globale Hirnstoffwechsel. Diese proportionale Beziehung zwischen globalem Hirnstoffwechsel und Bewusstseinszustand bildet die physiologische Grundlage für die in der Intensivmedizin angewandten Überwachungsmethoden. Insgesamt bestimmt dieser Bewusstseinszustand – ein Produkt thalamokortikaler Aktivierung und der Informationsintegrationskapazität des kortikalen Netzwerks – sowohl den Wert auf der GCS als auch den gesamten Hirnstoffwechsel einer Person und unterliegt nach einer akuten Verletzung einer eigenen Dynamik von Verschlechterung und Erholung.

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