Objective: The benzodiazepine midazolam, a gamma amino butyric acid receptor A (GABAA-) agonist, is frequently administered as premedication before surgery to reduce anxiety and agitation. However, its effects on electroencephalogram (EEG) dynamics at induction of anesthesia with propofol, a GABAA-agonist as well, and during early phases of general anesthesia are still unknown. This study aims to investigate the influence of premedication with midazolam on the pre-operative, frontal EEG and the impact of this GABAA – receptor pre-activation on the intraoperative EEG spectrum after induction of anesthesia with propofol. Methods: Within the framework of this prospective observational trail patients aged ≥ 65 years, undergoing elective surgery were examined. Patients who received premedication with midazolam (Mid, n=15) were compared to patients who did not (noMid, n=30). A continuous pre- and intraoperative frontal EEG was recorded with the Sedline monitor (Masimo). A pooled electrode that equally weighted the signals recorded at the electrode positions Fp1/2 and F7/8 was calculated to obtain estimates of frontal power spectra. Subsequently, absolute power within the delta (0.5-4Hz), theta (4-8Hz), alpha (8-12Hz), and beta (12-25Hz) frequency-bands was analyzed in 10-second EEG-sections before (pre-induction), and after induction of anesthesia with propofol (post-induction), as well as during a stable intraoperative phase of anesthesia that was maintained with either propofol or volatile-anesthetics (intra-operative). Additionally, a “baseline” EEG recorded on the day before surgery, when patients were under no influence of midazolam or propofol, was analyzed in a post hoc approach to validate the results. Results: There was no significant difference in α-power between Mid and noMid patients during the “baseline” EEG recordings. Pre-induction, α-power of Mid patients was lower compared with noMid-patients (α-power: Mid: -10.75 dB vs. noMid: -9.20 dB; p=0.036). After induction of anesthesia Mid-patients displayed a stronger increase of frontal α-power resulting in higher absolute α-power at post-induction state, (α-power: Mid -3.56 dB vs. noMid: -6.69 dB; p=0.004), which remained higher intraoperatively (α-power: Mid: -2.12 dB vs. noMid: -6.10 dB; p=0.024). Conclusion: Midazolam premedication altered the intraoperative EEG-spectrum in elderly patients. Low-dose GABAA activation in form of premedication with midazolam facilitated the activation of frontal α-power in response to induction of anesthesia with propofol. This finding provides further evidence for the role of GABAergic transmission in the appearance of frontal α-power at loss of consciousness and during general anesthesia.
Ziel: Das Benzodiazepin Midazolam wird häufig als Prämedikation vor einer Narkose verordnet. Sowohl Midazolam als auch das häufig zur Narkoseeinleitung verwendete Hypnotikum Propofol wirken als GABAA-Agonisten, allerdings an unterschiedlichen Bindungsstellen des Rezeptors. Es wird vermutet, dass GABAA-vermittelte Feedbackmechanismen für einen Anstieg der frontalen -Power im EEG Spektrum unter Vollnarkose verantwortlich sind. Ziel dieser Studie war es zu untersuchen, wie eine Voraktivierung des GABAA-Rezeptors durch Midazolam das EEG Spektrum bei älteren Patienten vor, während, und nach Narkoseeinleitung mit Propofol beeinflusst. Methoden: Im Rahmen dieser prospektiven Beobachtungsstudie wurden Patienten im Alter von ≥ 65 Jahren, die sich einer elektiven Operation mit einer Dauer von mindestens 60 Minuten unterzogen, untersucht. Ein kontinuierliches prä- und intraoperatives frontales EEG wurde mittels des Sedline EEG Monitors (Masimo) bei Patienten, die eine Prämedikation mit Midazolam erhielten (Mid, n = 15), und bei Patienten ohne Prämedikation (noMid, n = 30) aufgezeichnet. Zur Validierung der Ergebnisse wurde zusätzlich ein am Tag vor der Operation aufgezeichnetes „Baseline“ EEG ohne den Einfluss von Midazolam oder Propofol ausgewertet. Für die Auswertung wurden die EEG-Signale der Elektrodenpositionen Fp1/2 und F7/8 gemittelt. Die absolute spektrale Power in den Frequenzbereichen Delta (0,5-4 Hz), Theta (4-8 Hz), Alpha (8-12 Hz) und Beta (12-25 Hz) wurde in 10 Sekunden langen EEG-Abschnitten vor Narkoseeinleitung, nach Narkoseeinleitung mit Propofol sowie während einer stabilen intraoperativen Narkosephase, die entweder mit Propofol oder volatilen Anästhetika aufrechterhalten wurde, untersucht.
Ergebnisse: Die α-Power während der Baseline EEGs unterschied sich nicht zwischen beiden Gruppen. Vor Narkoseeinleitung war die α-Power bei prämedizierten Patienten (Mid-Patienten) im Vergleich zu noMid-Patienten deutlich geringer (α-Power: Mid: -10,75 dB vs. noMid: -9,20 dB; p = 0,036). Während der Narkoseeinleitung zeigten Mid-Patienten einen signifikant stärkeren Anstieg der frontalen α-Power, was zu einer höheren absoluten α-Power führte (α-Power: Mid: - 3,56 dB vs. noMid: - 6,69 dB; p = 0,004). Die α-Power blieb auch intraoperativ signifikant höher im Vergleich zu nicht prämedizierten Patienten (α-Power: Mid: -2,12 dB vs. noMid: -6,10 dB; p = 0,024). Zusammenfassung: Eine Prämedikation mit Midazolam verändert das intraoperative EEG-Spektrum bei älteren Patienten. Die Vor-Aktivierung des GABAA-Rezeptors durch Midazolam führt zu einer höheren intraoperativen α-Power nach Propofol-Gabe. Diese Ergebnisse liefern weitere Hinweise darauf, dass der Anstieg der frontalen α-Power während einer Vollnarkose auf GABA-vermittelten Feedback-Mechanismen beruht.
