Stikstofnarcose | Een helder hoofd

Elke duiker heeft tijdens zijn opleiding gehoord van stikstofnarcose. Lucht bestaat voor een groot deel (79 procent) uit stikstof. Wanneer we onderwater lucht ademen, neemt de omgevingsdruk toe (wet van Boyle) en daarmee ook de stikstofdruk (wet van Dalton). Deze stijgende partiële stikstofdruk zorgt voor de symptomen van stikstofnarcose. De meeste duikers ervaren de eerste symptomen rond de dertig meter, ook al zijn er duikers die de effecten ondieper merken. Naarmate je dieper duikt, neemt de partiële stikstofdruk verder toe en worden de symptomen erger. De symptomen van stikstofnarcose zijn onder andere: verminderde opmerkzaamheid, verlaagde concentratie, euforie, vergeetachtigheid en vertraagde reacties. Het grootste risico van stikstofnarcose zijn niet de symptomen zelf, maar juist de invloed op het beoordelingsvermogen en zelfoverschatting. Dit kan ertoe leiden dat je op diepte verkeerde beslissingen neemt, met mogelijk een ongeluk als gevolg.  

Geblokkeerd 

Al lang geleden werd gedacht dat stikstof effect heeft op de hersencellen. Eén van de eerste veronderstellingen was dat de stikstof in het celmembraan zou worden opgenomen, waardoor de celwand zwelt en zodoende de signaaloverdracht tussen de cellen wordt beïnvloed (Meyer-Overton hypothese). Een meer recente hypothese binnen het vakgebied van de anesthesie is dat narcosegassen effect hebben op receptoren op de celwand: de zogenaamd “neurotransmitter receptoren”. Deze receptoren kunnen het signaal van een andere hersencel registreren en signaal doorgeven. Door blokkade van deze receptoren wordt ook het signaal tussen de hersencellen geblokkeerd. Dit lijkt ook door stikstof te gebeuren. De receptoren komen voor op alle hersencellen, hoewel er verschillende variaties van deze receptoren zijn. De cellen met receptoren die het meest gevoelig zijn voor stikstofnarcose, komen veel voor in de “prefrontale cortex”. Dat is het hersengedeelte direct achter het voorhoofd. Dit hersengedeelte houdt zich vooral bezig met hogere cognitieve functies: beslissingen nemen, plannen, foutcorrectie en geheugen. Dit kun je dus allemaal minder goed als je last hebt van stikstofnarcose. 

In het eerste wetenschappelijk onderzoek naar stikstofnarcose beschreven de onderzoeker en een proefpersoon de symptomen. Ook werd gebruik gemaakt van cognitieve testen om het effect van de narcose te meten. De cognitieve testen waren helaas niet heel nauwkeurig waardoor het effect van stikstofnarcose alleen gemeten kon worden op grote diepte, vaak in een hyperbare kamer. Na deze eerste (rudimentaire) cognitieve testen, volgden nieuwere en steeds complexer wordende testen. Deze complexere testen konden hogere cognitieve functies meten, waardoor het effect van stikstofnarcose ook ondieper werd vastgesteld. Eén specifieke studie liet zien dat het leren van een nieuwe taak (in dit geval het sorteren van speelkaarten) al vertraagd was op een diepte van tien meter.1 Het effect was groter naarmate de druk hoger was. Dit laat zien dat het effect van stikstofnarcose al erg ondiep aanwezig is en afhankelijk is van de cognitieve functies die worden getest in het onderzoek.  

Kun je eraan wennen?   

Een discussie die allang gaande is in de duikwereld, is de vraag of je tolerantie kunt opbouwen tegen stikstofnarcose. Met andere woorden, krijg je door veel diepe duiken te maken minder last van stikstofnarcose? Het wetenschappelijke onderzoek op dit gebied laat zien dat deelnemers dachten dat ze beter presteerden, hoewel de uitkomst van objectieve metingen van vaardigheden niet verbeterde tijdens vervolgduiken. Dit kan deels komen doordat het vaker uitvoeren van een oefening ervoor zorgt dat je denkt dat het makkelijker wordt. Je leert dus omgaan met je beperkingen op diepte, maar je wordt niet minder narcotisch. Dit, in combinatie met de zelfoverschatting die stikstofnarcose veroorzaakt, kan leiden tot het idee dat diepe duiken op lucht prima mogelijk zijn. Echter, het moment dat er iets gebeurt wat je niet verwacht (aanpassingen in het plan), je beslissingen moet nemen over een nieuwe omgeving of situatie (beoordelingsvermogen), of je redding vaardigheden nodig hebt die niet automatisch zijn (geheugen), dan pas merk je dat je hersenen door de stikstofnarcose niet optimaal werken. 

Het effect van stikstofnarcose wordt sterker als de omgeving donker is, het zicht slecht is of wanneer je hard moet werken.  

Dat diepte leidt tot stikstofnarcose is wetenschappelijk aangetoond. Daarnaast is er veel informatie (“anekdotisch bewijs”) die lijkt aan te tonen dat het effect van stikstofnarcose sterker wordt als de omgeving donker is, het zicht slecht is of wanneer je hard moet werken door bijvoorbeeld harde stroming. Al deze omgevingsfactoren zorgen voor een verhoging van stress en spanning. Stress zorgt voor een verhoogde staat van paraatheid van je lichaam. Al je cellen gaan harder werken, met als gevolg dat de productie van koolstofdioxide (CO2) omhoog gaat. CO2 is een zeer narcotisch gas, wat waarschijnlijk het effect van de stikstofnarcose versterkt. 

Helium 

De makkelijkste manier om stikstofnarcose te voorkomen is de duikdiepte te beperken. Door de jaren heen hebben de meeste duikorganisaties een steeds conservatievere diepte gekozen als het gaat om wat een acceptabel niveau van stikstofnarcose is. Vroeger was het geheel normaal om naar vijftig meter op lucht te gaan, terwijl organisaties nu limieten van veertig of zelfs dertig meter (zoals de NOB) aanhouden. Het is goed om rekening te houden met het soort duik dat je maakt, om stressniveaus zo laag mogelijk te houden. Zo kan het verstandig zijn om wat minder diep te gaan als je een voor jou complexe duik gaat maken. Naast het beperken van diepte is het ook mogelijk om een deel van de stikstof in het ademgasmengsel te vervangen door helium. Dit gas heeft meerdere voordelen. Ten eerste is het een niet-narcotisch gas waardoor je dieper kunt duiken voordat je dezelfde symptomen van stikstof narcose ervaart (er zit immers minder stikstof in het gasmengsel). Duikers die dit gas gebruiken, vervangen als regel zoveel stikstof door helium dat het mengsel op de geplande duikdiepte even narcotisch is als gewone perslucht rond 25 meter. Dat geeft de mogelijkheid om de duik, inclusief details, beter te herinneren en door een helderder hoofd heb je een verlaagd risico op ongelukken. Daarnaast is helium een heel licht gas, waardoor het ademen van helium, zeker op grotere diepte, veel makkelijker is dan lucht. Dit verlaagt de opbouw van CO2 in het lichaam met alle voordelen hiervan. Om helium in het gasmengsel te gebruiken is een aanvullende duikopleiding nodig die oorspronkelijk tot het technisch duiken werd gerekend. Inmiddels zijn er verschillende opleidingsorganisaties die een recreatieve trimix opleiding aanbieden. Het enige nadeel is dat helium schaars wordt en daardoor een duur gas is.  

Op dit moment werk ik aan een onderzoeksproject aan de universiteit van Auckland, Nieuw-Zeeland, in samenwerking met professor Simon Mitchell, professor Jamie Sleigh en dr. Hanna van Waart om de effecten van stikstof narcose te meten. We meten de elektrische signalen van de hersenen (door middel van een electroencephalogram, EEG). Om het effect van stikstof narcose op de hersenen te kunnen bepalen, ontwikkelen we nieuwe analysemethodes voor deze elektrische signalen. Naast het objectief vaststellen van stikstof narcose gaan we ook onderzoeken wat de effecten van zuurstof en CO2 zijn. Over ons onderzoek lees je meer in toekomstige nummer van Onderwatersport.  

Xavier Vrijdag is duikmedisch onderzoeker aan de Universiteit van Auckland, Nieuw-Zeeland.