1846年，年轻的波士顿牙医威廉·G·莫顿证明，吸入乙醚达到适当剂量可以使人在不影响其重要生理功能的情况下对疼痛失去知觉。这项现代麻醉的首次成功公开演示彻底改变了医学领域。
如今，全身麻醉药物使医生每年能够进行超过3亿例手术。越来越多的证据表明，这些药物部分通过作用于下丘脑（大脑中控制身体睡眠-觉醒周期的部分）来诱导意识丧失。然而，这些药物在大脑中发挥作用的确切机制仍然知之甚少。
一组研究人员最近发现了雄性和雌性小鼠对全身麻醉反应不同的原因，突显了这些知识方面的根本差距。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences USA)上，表明睾酮调节对通过吸入途径给药的挥发性全身麻醉剂的易感性，使得男性比女性对全身麻醉剂的效果更敏感。这一发现为越来越多的文献提供了支持，这些文献支持需要在生物学研究中纳入两性。
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研究作者、宾夕法尼亚大学麻醉学和重症监护副教授亚历克斯·普罗伊克特说，发现麻醉剂反应中的性别差异是“一个意外”。研究人员当时正在研究恒定麻醉剂量下小鼠大脑活动的波动，他们观察到雌性小鼠比雄性小鼠需要更长时间才能被麻醉，并且恢复意识的速度更快。
为了了解这些差异的基础，研究人员用一系列所谓的挥发性麻醉剂（异氟烷、七氟烷、氟烷和地氟烷）处理小鼠。他们比较了雄性和雌性小鼠大脑中麻醉剂的浓度，发现含量相似。这表明差异并非源于雄性和雌性小鼠体内药物分布的不同。
因此，他们转向下一个可能解释雄性和雌性之间这种差异的较为明显的可能性：性激素。他们对去势雄性小鼠重复了实验，发现它们对麻醉的抵抗力增强。向去势雄性小鼠注射睾酮会增加它们对麻醉的敏感性，并且这些动物表现出与未去势雄性相似的反应。它们比雌性小鼠更快地进入麻醉状态，并且从麻醉状态中醒来的速度更慢，这证实了睾酮调节麻醉剂的效果。
睾酮在注射后一小时内增加了麻醉敏感性，研究人员意识到这对于基因开启所改变的反应来说太快了。因此，研究人员探究了睾酮作用于大脑的另一种方式——通过芳香化酶转化为雌二醇——是否可能是造成这种反应的原因。抑制雄性小鼠体内的芳香化酶会降低麻醉敏感性，而注射雌二醇会增加麻醉敏感性。这表明睾酮通过芳香化酶在雄性小鼠大脑中转化为雌二醇来介导对麻醉的敏感性。
普罗伊克特说，这些结果是一个“真正的惊喜”。他还补充说，这些结果也挑战了一种固有的偏见，即雌性动物的激素周期会导致性别差异，而这种偏见通常驱使研究人员只对雄性进行实验。
为了窥探麻醉动物的大脑内部以找出发生了什么，研究人员使用脑电图 (EEG) 测量皮层活动，脑电图用于监测临床环境中的麻醉深度。这种探针没有揭示不同性别之间大脑皮层的任何差异，这表明任何差异可能存在于其他地方。通过全脑绘图可视化麻醉动物的活跃神经元，他们发现雌性下丘脑中促进睡眠的神经元不如雄性活跃。
为了深入研究临床文献，看看女性是否比男性更耐受麻醉，普罗伊克特的研究小组发现了广泛矛盾的结果。虽然早期的工作表明没有性别差异，但较新的研究表明，女性更可能在麻醉状态下保持对其周围环境的意识，并且从无意识状态中醒来的速度比男性更快。一些研究麻醉状态下意识的同事分享了他们在手术期间女性患者中观察到更高程度意识的观察结果，促使该团队进一步探索。
普罗伊克特的研究小组重新分析了一项旧的临床试验的数据，该试验中研究人员评估了 30 名暴露于异氟烷的人的行为和大脑活动。重新分析显示，人类的结果与小鼠的结果相似：女性比男性需要更长时间才能被麻醉，并且从麻醉状态中醒来的速度更快。与小鼠的结果一致，男性和女性的脑电图在麻醉状态下大脑皮层的神经元活动中没有显示出任何显着的性别差异，这表明任何差异可能存在于其他地方。
作者指出，这些见解突出了在使用麻醉剂时收集更多关于女性剂量需求数据的重要性。普罗伊克特说，未被探索的性别差异可能导致女性在手术后更快醒来。“是否与（小鼠的）原因相同还很难说，”他补充道。
印度红宝石大厅诊所的麻醉师尼莎·戈瓦尼（Nisha Gowani，未参与这项研究）同意，性激素在决定对麻醉的敏感性方面很重要。但她补充说，还有其他因素。“你需要比较体重指数、年龄以及酒精和药物的摄入量，”戈瓦尼说。她进一步指出，我们需要更多针对人类的研究，样本量要大于 30，因为并非所有来自小鼠的研究都可以推断到人类身上。
斯坦福大学的麻醉师和生物伦理学家艾丽莎·伯加特（Alyssa Burgart，未参与这项研究）表示，这项研究突出了认真考虑性别变量的必要性。“关于女性的许多假设仅仅基于对男性的研究，”她说。伯加特补充说，有几个因素可能导致某些人在麻醉状态下有更高的意识风险。
虽然伯加特没有观察到她的患者有任何显着的性别差异，但戈瓦尼观察到女性通常比男性更快地进入麻醉状态。她们都强调，这突出了性激素只是控制麻醉反应的因素之一。
普罗伊克特对此表示赞同，并告诫医生不要根据这项基础生物学研究来增加女性患者的麻醉剂量。
他的团队接下来的重点是回答关于意识和大脑的更大的问题。麻醉剂及其诱导的独特意识状态是这项研究的关键工具。“关于大脑最有趣的事情是它使我们成为人类，”他说。“我认为麻醉剂是研究这一点的绝佳工具。”