Anestézie a funkční konektivita: Analýza změn fMRI

Pozadí:

Derivát fencyklidinu vyvinutý Parke-Davisem představoval pokus napodobit anestezii fencyklidinem, aniž by vyvolal závažné psychomimetické reakce jeho mateřské sloučeniny. První zprávy byly slibné a setkaly se s velkým nadšením. Bylo zjištěno, že při vysokých dávkách lék poskytuje hlubokou analgezii při zachování reflexů dýchacích cest. Vyvolal spolehlivou amnézii, ale mohl být podán jako jednoduchá injekce. V té době se tvrdilo, že toto anestetikum ohlašuje novou fázi v historii anestezie. Dnes, více než 40 let od zavedení anestetika v Michiganu, došlo k oživení zájmu o tento starý lék. Rostoucí počet výzkumníků studuje účinky anestezie na lidské subjekty. V současné době je obrovský zájem o anestezii jako opioid šetřící činidlo, model pro schizofrenii, antidepresivum a jako antagonista N-methyl D-aspartátu (NMDA) u komplexních regionálních bolestivých syndromů.

Funkční konektivita je mírou nízkofrekvenčních oscilací (<0,08 Hz), které jsou vlastní mozkové tkáni v klidu. Tyto oscilace jsou měřeny na fMRI a zdá se, že jsou synchronizovány mezi souvisejícími oblastmi mozku. Ačkoli je výzkum v této oblasti stále v plenkách, studie motorických, sluchových, zrakových a senzomotorických systémů ukázaly, že funkčně související oblasti mozku produkují korelované nízkofrekvenční oscilace. Toto fascinující zjištění otevírá možnost nového přístupu ke studiu mozkových funkcí a také potenciální nástroj pro diagnostiku onemocnění. Nedávné fMRI studie precentrálního gyru prokázaly schopnost studií funkční konektivity odlišit zdravé dobrovolníky od pacientů s roztroušenou sklerózou. Probíhá další výzkum, aby se zjistilo, zda se funkční konektivita ukáže jako užitečná při diagnostice časné Alzheimerovy choroby.

Nedávný výzkum funkční konektivity identifikoval oblasti v mozku aktivní v klidu. Tyto oblasti jsou často označovány jako "síť ve výchozím režimu" (DMN). Aktivita v DMN je zvýšena v mozku v klidu a snížena, když se subjekt soustředí na mentální úkol. První fMRI studie zkoumající funkční konektivitu u pacientů s chronickou bolestí byla publikována v nedávném vydání Journal of Neuroscience. V této studii byly u pacientů s chronickou bolestí pozorovány abnormální vzorce funkční konektivity. Konkrétně byla pozorována dysfunkce v down-regulaci DMN. Pacienti s chronickou bolestí nedeaktivovali mediální prefrontální kortex, amygdalu nebo zadní cingulární kortex ve stejné míře jako zdravé kontroly.

Jediná studie fMRI zkoumající funkční konektivitu u těžké deprese byla zveřejněna v září 2007. Tato studie také zaznamenala dysfunkci v DMN. U depresivních jedinců bylo zjištěno, že mají zvýšenou síťovou funkční konektivitu v subgenuálním cingulárním kortexu, thalamu, orbitofrontálním kortexu a precuneu. Je pozoruhodné, že subgenuální cingulární kůra je místem nedávné klinické studie, která naznačuje, že hluboká mozková stimulace do této oblasti může zlepšit symptomy pacientů s těžkou refrakterní depresí.

Zájem o anestezii pro léčbu chronické bolesti a deprese v posledních letech vzrostl. Ačkoli nebyly provedeny žádné randomizované studie nízkodávkové anestezie u pacientů s chronickou bolestí, v současnosti dostupné důkazy naznačují, že je nejúčinnější při léčbě alodynie, hyperalgezie a hyperpatie. U deprese byla provedena jedna randomizovaná, placebem kontrolovaná, dvojitě zaslepená zkřížená studie. V depresivní studii bylo zjištěno, že silné a rychlé antidepresivní účinky jsou výsledkem jednorázové intravenózní dávky anestezie a trvají alespoň týden.

Objektivní:

Vyšetřit funkční konektivitu v lidském mozku jak v klidu, tak po anestetické sedaci pomocí funkční magnetické rezonance (fMRI).

Konkrétní cíle/hypotézy:

1. Změřte stupeň funkční konektivity ve třech studijních skupinách (zdraví dobrovolníci, chronická bolest zad a refrakterní deprese).
2. Analyzujte rozdíly v základní funkční konektivitě.
3. Změřte změny funkční konektivity po IV nízkodávkové anestetické sedaci.
4. Dokumentujte rozdíly ve studijních skupinách v anestetické odpovědi.
5. Změřte jakoukoli korelaci mezi změnami fMRI a terapeutickými účinky.

Protokol studie:

Účast v této studii zahrnuje čtyři hlavní návštěvy a nepovinnou následnou návštěvu. První návštěva je základním pohovorem k posouzení způsobilosti účastníků pomocí strukturovaného rozhovoru. Druhou návštěvou je počáteční fMRI sken v centru fMRI. Třetí návštěvou je anestetická infuze v nemocnici; zvládání jakýchkoli nežádoucích příhod během infuze bude monitorováno personálem jednotky postanestézní péče (PACU). Čtvrtou návštěvou je kontrolní fMRI sken v centru fMRI. K dispozici je nepovinná týdenní následná návštěva v centru fMRI za účelem konečného skenování fMRI.

Statistická analýza fMRI: Zobrazovací experimenty a analýza dat specifických pro subjekt povedou k mapám odpovídajícím samostatným měřením: mapám funkční konektivity v klidovém stavu a měření průtoku krve mozkem (CBF). Konečné závěry budou provedeny na úrovni voxelů a pro anatomicky specifické oblasti zájmu (ROI). Analýza založená na voxelu bude prováděna prostřednictvím generování souhrnných snímků označovaných jako statistické parametrické mapy (SPM) představující před infuzí vs. po infuzi, a jakmile budou k dispozici data ve dvou skupinách pacientů, výsledky obousměrného ANOVA stavu infuze ketaminu a diagnózy pacienta (chronická bolest nebo refrakterní deprese). Analýza založená na ROI bude řízena a priori vybranými frontolimbickými oblastmi zájmu generovanými v úloze sebereflexe a anatomickými uzly v síti výchozího režimu uvedeného v literatuře.