麻醉已经用了180年，但我们依然不懂它的原理，这可能是医学最大的未解之谜

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撰文 | 二七

审校 | clefable

1846年10月16日，美国麻省总医院的一间阶梯手术室里坐满了人。一名21岁的年轻人躺在手术台上，牙医威廉·莫顿（William Morton）让他从一个玻璃装置中吸入了一些乙醚。几分钟后，外科医生举起手术刀，切开了这位年轻人的皮肤。但他却表示，感觉脖子被刮擦，但并不痛。

这成为了现代麻醉技术的第一次公开展示。如今，每年大约有2亿~3亿患者接受麻醉手术，麻醉的出现让医生可以更从容、精准，也更安全地完成手术。

如果你难以想象没有麻醉的手术是什么样，或许可以回忆一下19世纪那场以死亡率300%而闻名的外科截肢手术，那位医生之所以那么着急，并最终在忙乱中导致了患者因感染死亡、助手意外受伤并因感染死亡，以及一位观众因（飞来的刀）惊吓而死，正是因为在缺乏麻醉技术的时候。快准狠——尤其是快——成为了当时手术的重要标准。

当初的阶梯手术室被命名为“乙醚穹顶”（图片来源：麻省总医院）

全身麻醉的过程总会被比喻成睡眠，患者可能从10开始默默倒数，刚数到5，还在想“这真的有用吗”，下一刻再睁开眼睛，手术就结束了。麻醉状态下的患者会失去意识，感知不到痛觉，也无法控制自己的身体。但从大脑的角度来看，全身麻醉更像是一场死亡：有研究监测了全身麻醉期间人脑的活动，发现此时的大脑活动非常类似脑干死亡时的状态。

好在，麻醉后还会醒来。这样从昏迷到清醒的逆转每天都在发生，已经发生了超过180年，但直到今天，麻醉依然是医学界最大的未解之谜之一：我们不知道麻醉药究竟是怎样让意识消失的，唯一知道的，只有这套方案的确有用。

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麻倒一切

麻醉机制的谜题之一，是麻醉药的结构之间实在差异巨大。从1846年开始，人们发现许多不同的化学物质都能诱导麻醉，除了乙醚，还有氯仿、氟烷、异氟烷、丙泊酚等等，甚至惰性气体氙都可以用于麻醉，让人失去意识。这些药物在结构、靶点和药理学上各不相同，只有一点是相同的：它们都很有效。

19世纪末，汉斯·迈耶（Hans Meyer）和查尔斯·欧弗顿（Charles Overton）分别发现，麻醉药越容易溶解在橄榄油中，麻醉效果就越强。这就是著名的迈耶-欧弗顿（Meyer-Overton）理论。考虑到细胞膜主要由脂质构成，科学家提出，麻醉药或许可以通过进入并扰动细胞膜，导致神经系统停止正常工作。然而，很快出现了一些反例，说明脂溶性无法解释所有麻醉现象。

到了20世纪80年代，另一种解释开始占据上风：麻醉药可能与神经元表面的蛋白质结合，中断了神经信号的传导。其中最典型的一种药物是丙泊酚，这是一种今天依然常用，或许也得到了最深入研究的麻醉药。通过一系列精巧的实验，科学家确定，丙泊酚的主要靶点是一种名为GABA受体的蛋白。更具体地说，丙泊酚会让一种GABA受体介导的抑制性信号，抑制神经系统的反应。

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在小鼠实验中，研究者改变了小鼠GABA受体上的一个关键位置后，它们对丙泊酚就没那么敏感了。然而，当研究者试图把这一套照搬给另一种麻醉药异氟烷的时候，却没能实现相似的效果。

麻醉药的作用范围也广得吓人。它们不止对人和其他哺乳动物有效，还能影响鱼类、昆虫、线虫，甚至是没有神经系统的植物。在一些实验中，含羞草在接触乙醚后就不会再因触碰合拢叶片，捕蝇草也无法关上自己的捕虫夹。但一旦移除乙醚，这些植物又能合拢叶片作出反应了，就像清醒后的人一样。

作为解释，一些研究者推测麻醉药物可能会抑制动作电位。虽然我们不确定在人身上，麻醉是否也是这样发挥作用的，但这至少说明，麻醉效果可能存在广泛的生物学基础。

跨越7亿年的共同点

最近，一项发表于《自然·神经科学》（Nature Neuroscience）的研究就在试图寻找这些广泛物种之间应对麻醉药物的共同点。作者选取了6个截然不同的物种，包括人类、猕猴、狨猴、小鼠、斑马鱼和线虫。它们神经系统的复杂程度堪称天差地别，演化分支横跨约7亿年。

在人类和其他哺乳动物中，研究人员主要通过功能磁共振成像（fMRI）观察不同脑区的活动；在斑马鱼和线虫中，则利用钙成像直接追踪神经元的变化。为了比较这些差异巨大的数据，团队使用6000多种数学特征，描述神经活动如何随时间改变。最终，他们找到了485种在不同物种、不同药物和不同测量方式下都朝同一方向变化的特征。

“这种情况偶然发生的概率极小，”在同一期期刊的News & Views栏目中，一篇相关评论文章中这样写道。

图片来源：原论文

数据显示，这些动物在处于麻醉状态时，大脑不同区域之间的神经活动都变得不那么协调了。这些区域依然在运作，但相互之间的交流没有清醒时那么多。

而另一边，神经活动在麻醉期间也会变得十分混乱，麻醉似乎诱使“神经活动的过去与未来之间发生了断裂”，作者在论文中解释道。他指的是，在我们清醒时，大脑活动往往会遵循一定的序列，这一刻发生的事，会影响几百毫秒乃至更久之后的活动，让大脑能够把先后到来的信息和活动串在一起。但在麻醉之后，这种联系衰减得更快，因此每个局部回路的神经“记忆”都缩短了。

“麻醉状态下之所以会失去意识，”那篇观点文章中写道，“并不是因为大脑‘关机’了，而是因为大脑的活动在时间和空间上变得更碎片化。”

在过去几十年间，神经科学已经识别出了一些可能的机制，并认为大脑通过这些机制，将不同的体验维度绑定并整合在一起，最终构成了我们的意识体验。而麻醉药物尽管拥有不同的结构和靶点，最终可能都共享一套“最终共同通路”，让神经回路失去维持、传递和整合信息的能力。

最后分享一个有趣小故事：

图片来源：Youtube/the infographic show

参考链接：

https://www.nature.com/articles/s41593-026-02460-4

https://www.nature.com/articles/s41593-026-02399-6

https://www.sciencealert.com/your-brain-under-anesthesia-behaves-surprisingly-like-a-worms-scientists-discover

https://academic.oup.com/aob/article/122/5/747/4722571

https://www.theatlantic.com/magazine/2026/11/anesthesia-brain-damage-death/688691/

https://www.russellmuseum.org/the-ether-dome/

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