Stanovení funkčních biomarkerů pro stimulaci rozmístěného Theta-Burst

Celkový design studie:

Vyšetřovatelé navrhují funkční studii MRI s 10 zdravými účastníky rekrutovanými z komunity pomocí cross-over designu během dvou dnů. V den 1 bude polovina účastníků náhodně vybrána, aby dostali iTBS a polovina dostane cTBS. V den skenování 2 bude aplikována alternativní forma TBS tak, aby všichni účastníci dokončili sezení iTBS a cTBS na konci dvou dnů studie.

1. a 2. den MRI skenování budou totožné s tím rozdílem, že jeden den bude aplikován iTBS a druhý den cTBS. Délka vyšetření MRI bude každý den přibližně 120 minut. Relace skenování iTBS a cTBS budou odděleny alespoň 3 dny, aby se zajistilo, že účinky prvního dne skenování nebudou přeneseny do druhého dne skenování.

Každý den skenování se bude skládat z následujících sezení:

1. Předběžná kontrola
2. Základní skenování
3. TBS (individuálně zaměřené na M1)
4. Skenování po TBS

Účastníci a projekce:

Bude přijato 10 zdravých jedinců z komunity. Potenciální účastníci budou podrobeni screeningu pomocí MRI Safety Screening Questionnaire, Transcranial Magnetic Stimulation Adult Safety Screen (TASS) a Mini Mental State Examination (MMSE), aby se vyloučili jednotlivci s kontraindikacemi MRI, TMS nebo s kognitivními poruchami. Oprávnění účastníci poskytnou písemný informovaný souhlas.

Experimentální design:

Účastníci budou požádáni, aby se 24 hodin před skenovacími dny zdrželi užívání jakýchkoli analgetik. Na začátku každého skenovacího dne účastníci nejprve podstoupí předskenovací relaci mimo skener. V tomto sezení budou získány základní klidové motorické prahy a prahy bolesti vůči laserovým stimulům. Účastníci budou mít také příležitost procvičit si motorické a bolestivé úkoly, které budou během této doby provádět na MRI sezeních. U motorického úkolu budou účastníci požádáni, aby poklepali prstem, když je poskytnut verbální a/nebo sluchový podnět. U úkolu bolesti budou účastníci pasivně zakoušet a hodnotit laserové stimuly aplikované na různé oblasti hřbetu jejich prstů/ruce pomocí numerické hodnotící stupnice (NRS) 0-10. Hodnotí se jak intenzita bolesti, tak nepříjemnost bolesti.

V obou dnech skenování (iTBS a cTBS) budou pořízeny základní snímky MRI. Tato skenování budou zahrnovat následující: anatomické skenování s vysokým rozlišením, skenování v klidovém stavu, skenování motorických úloh, skenování úkolů bolesti, zobrazování mozkového krevního toku a prokládané skenování TMS-fMRI.

Účastníci budou poté odstraněni ze skeneru a obdrží oddělenou relaci TBS (buď iTBS nebo cTBS v závislosti na dni), kdy jsou aplikovány 2 protokoly TBS s 15minutovou přestávkou mezi nimi. TBS bude aplikováno při Stimulace bude aplikována při 90 % klidového motorického prahu. Oblast mozku, která bude zacílena, je oblast M1 s nejvyšší aktivitou z motorické úlohy fMRI, která se vyskytla při základním skenování. Tímto způsobem každý účastník obdrží TBS, která je individuálně zacílena na základě jeho mozkových funkcí.

Po TBS pak účastníci obdrží snímky MRI po TBS, jak je popsáno v základní relaci skenování.

Specifika studia:

Podání rTMS: Pomocí TMS s jedním pulzem bude stanovena poloha na temeni hlavy s nejnižším motorickým prahem pro první pravý dorzální mezikostní nebo abductor pollicis brevis sval. Klidový motorický práh (rMT) bude definován nastavením nejnižšího výkonu, které způsobí viditelnou svalovou kontrakci v 50% testech využívajících software PEST. Vyšetřovatelé poté provedou 40 sekund cTBS nebo iTBS (v závislosti na relaci), po kterých bude následovat 15 minutová mezera a poté dalších 40 sekund cTBS nebo iTBS, jak bylo popsáno dříve. Individuální umístění cíle TBS pro levou M1 bude určeno pomocí MRI skenování funkční motorické úlohy každého účastníka a lokalitní neuronavigace. Základní strukturální sken získaný během skenování 1 bude také použit pro tento lokalizační proces.

Postupy hodnocení indukce bolesti: Ve dnech skenování bude pro každého dobrovolníka stanoven základní práh pocitu tepla, práh tepelné bolesti (HPTpre) a nadprahová intenzita stimulu a maximální teplota tolerance tepla (HTTpre) pomocí MRI bezpečného infračerveného diodového laserového stimulátoru. Na 10-20 skvrnách (40 mm2) na ochlupené pokožce ruky a prstů (ale ne na palci) účastníků bude aplikována 1,5 s, zahřívací rampa až 20 °C/s.

Práh bolesti bude stanoven metodou náhodného schodiště. Pro stanovení prahu bolesti se použije průměrný výkon laseru nezbytný k vytvoření hodnocení "1". Aby se určil vztah intenzity a účinku, budou pak pulzy aplikovány se zvyšující se intenzitou stimulu na různé oblasti hřbetu ruky/prstů s alespoň 30 s mezi stimuly. Subjekty budou požádány, aby ohodnotily intenzitu bolesti a nepříjemnost bezprostředně po každém stimulu (0 až 10, NRS).

Intenzita stimulu se bude zvyšovat po 300 mW krocích. Zvyšování intenzity bude pokračovat, dokud daný subjekt neoznámí úroveň střední intenzity bolesti (5 z 10, NRS). Tato intenzita bude pro skenovací studie považována za „nadprahovou“. Aby bylo možné dobrovolníky vycvičit v hodnocení jejich bolesti pomocí 11bodové numerické hodnotící stupnice (0 až 10, NRS), teplota laseru bude poté nastavena tak, aby vyvolala náhodné teploty kůže po dobu 5 s mezi jednotlivými HPTpre a HTTpre oddělenými 30s intervalech a dobrovolníci byli požádáni, aby ohodnotili svou bolest. U skenů po hypnotické analgezii rozšířené s rTMS nebo samotné hypnotické analgezii (falešná rTMS + hypnotická analgezie) bude po každém skenování hodnoceno skóre tepelné bolesti vyvolané předem stanoveným prahovým a nadprahovým výkonem laseru. Snížené hodnocení bolesti určí sílu jakéhokoli analgetického účinku TBS. Subjekty budou požádány, aby ohodnotily svou laserem vyvolanou bolest po každém stimulu během každého skenování.

Získávání fyziologických dat: Během skenovacího postupu budeme monitorovat periferní autonomní fyziologii pomocí EKG svodů kompatibilních s MRI a hrudního pásu, který monitoruje dýchání. To nám umožní vypočítat respirační sinusovou arytmii, která poskytuje dobrý odhad tonusu vagu, který je zase spojen s lepším srdečním zdravím a samouklidňováním. Budou použity přizpůsobené algoritmy vyvinuté zde ve Stanfordu pro simultánní fMRI/EEG k odstranění artefaktu skeneru MRI z trasování EKG.

Skenování mozku:

1. T1-vážený sken (anatomický snímek s vysokým rozlišením)
2. Skenování v klidovém stavu
3. Skenování úloh TUČNÉHO odposlechu
4. Skenování úkolu bolesti
5. Sken značení arteriální rotace (průtok krve mozkem)
6. Prokládané skenování TMS-fMRI