Brug af perfusions-MR til at måle de dynamiske ændringer i neural aktivering forbundet med kalorisk vestibulær stimulation

Der har for nylig været succes med at bruge den ikke-invasive kalorieholdige vestibulære stimulering som et middel til at modulere kronisk smerte. Kaloriestimulering involverer afkøling af øregangen med enten vand eller en kølesonde for at inducere vestibulær stimulation. Dette er en teknik, der ofte udføres som en del af en neurologisk undersøgelse.

Den nuværende teori om, hvordan kalorieholdig vestibulær stimulation regulerer smerte, er ved termosensorisk desinhibering. Temperaturer under 25 C aktiverer både kolde termoreceptorer (Aδ-fibre) og også C-nociceptorer. Disse input passerer i spinothalamuskanalen til thalamus, hvor C-fiber input går til den anterior cingulate cortex (ACC) og Aδ fiber input passerer til den termosensoriske cortex i den dorsale posterior insula (dpIns). Det foreslås, at CVS reducerer central smerte ved at aktivere den parieto-insulære vestibulære cortex. Da dette område anatomisk støder op til dorsal posterior insula, kan det krydsaktivere det for at undertrykke ACC, eller givet begge disse kortikale områder deler veje i hjernestammen, kan dette være den mekanisme, hvorved smerte undertrykkes.

Vores team har med succes demonstreret arteriel spin-mærkning (ASL), blandt andre funktionelle magnetiske resonansbilleddannelsesmodaliteter, for at fange funktionelle ændringer i cerebral behandling relateret til smerte. Dette udnytter princippet om, at stigninger i cerebral blodgennemstrømning til en specifik region af cortex er en markør for øget funktion af denne region, omvendt er et fald i blodgennemstrømningen til en specificeret region en korrelat af nedregulering af denne specifikke region. Vi foreslår, at ASL vil være i stand til at fange funktionelle ændringer i forbindelse med kalorie-vestibulær stimulering og bedre afgrænse ætiologien af ​​smerteforøgelsen.

Alle funktionelle undersøgelser vil blive udført på en 3 Tesla-scanner udstyret med en 8-elements hovedspole, der kun kan modtages. Hvert forsøgsperson vil lægge sig i liggende stilling på MR-bordet med hovedet immobiliseret af skumpolstring og en hagerem. Hver undersøgelse vil begynde med at indsamle højopløselige anatomiske billeder ved hjælp af en tredimensionel spoiled GRASS (Gradient Recalled Acquisition in Steady State) sekvens. Disse strukturelle billeder vil blive brugt til placering af de funktionelle billeder og til anatomisk atlas transformation i billedbehandlingen. De perfusionsvægtede billeder vil blive erhvervet med en pulseret arteriel spin-mærkning (ikke-invasiv) tilgang. Når de basislinjeperfusionsvægtede funktionelle billeder er opnået, vil en kontinuerlig funktionel billedoptagelsessekvens begynde. I denne fase vil forsøgspersonen have en serie på tre 30 sekunders afkølede øregangsskylninger adskilt med 60 sekunder. Vandet afkøles til 18 grader Celsius ved hjælp af en isvandskombination og standardtermometer. Skylningen vil blive administreret med 2 cc pr. sekund (i alt 30 cc pr. øre over 30 sekunder) via en MRI-kompatibel infusionspumpe gennem et modificeret stetoskop med perforeringer for at sikre, at der ikke er mulighed for trykopbygning i kanalen. Efter denne serie vil perfusionsvægtede billeder blive indsamlet i de efterfølgende 10 minutter. Forsøgspersoner vil være velkomne til at afbryde undersøgelsen, når som helst de finder det passende. Hver funktionsundersøgelse vil omfatte 24,5 minutter. 10 minutters baseline-billeddannelse 5,5 minutters indledende funktionel billeddannelse, 4,5 minutters kalorie-vestibulær stimulering og 5,5 minutters gentagen funktionel billeddannelse.

Billeder skal rekonstrueres ved hjælp af software skrevet i IDL (Interactive Data Language, Research Systems, Boulder, CO). Funktionel billedforbehandling og statistiske analyser vil blive udført med Statistical Parametric Mapping-software (SPM2, Wellcome Department of Imaging Neuroscience, University College London, UK, http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm). Slutdataene vil være en måling, i procentvis ændring, af blodgennemstrømningen til specifikke anatomiske områder af cortex.