Brain Rhythms in Fibromyalgia: A Magnetoencephalography (MEG) Study (FMP)

Forskerne vil bruge magnetoencefalografi (MEG) til non-invasivt at registrere hjerneaktivitet hos kvinder med fibromyalgi (FM) smerter og hos raske forsøgspersoner. MEG-dataene vil blive analyseret med hensyn til tilstedeværelsen af ​​normal alfarytme og unormale lavfrekvente og gammaoscillationer og deres kilde i personens hjerne ved hjælp af deres MR. Efterforskerne vil bruge klinisk evaluering, MEG-optagelser og MR-scanninger for at nå følgende mål:

1. Bestem, om unormale hjernerytmer i delta (<4Hz) og theta (4-8Hz) frekvensbånd er til stede hos patienter med FM, mens de har smerter. Hypotesen forudsiger, at en sådan lavfrekvent aktivitet vil være til stede hos FM-patienter med smerter, men ikke hos raske kontroller eller patienter, der ikke har smerter.
2. For at bestemme, om hjerneaktivitet i gamma (35-55Hz) frekvensområdet er til stede hos FM-patienter. Hypotesen forudsiger, at områder med lavfrekvent aktivitet hos FM-patienter vil have et "kantområde" med højfrekvent aktivitet.
3. For at bestemme, om hjerneaktivitet i alfa (8-12Hz) frekvensområdet er til stede hos FM-patienter, og det om fald i MEG-optagelse foretaget med åbne øjne sammenlignet med optagelser med lukkede øjne. En sådan normal aktivitet forventes hos både FM-patienter og raske kontroller.
4. At bestemme placeringen af ​​de kilder, der genererer unormale hjernerytmer og normale alfarytmer hos FM-patienter med smerter og hos raske kontroller og patienter uden smerter. Hypotesen forudsiger, at lavfrekvente regioner med højfrekvente 'kanter' vil have to steder: a) hvis smerten er lokaliseret, den somatosensoriske cortex i smerteregionen, b) den orbitofrontale cortex i en del af smertebanen forbundet med det følelsesmæssige aspekter af smerte. Kilden til normale alfarytmer hos både patienter og kontroller vil være lokaliseret til den bageste hjerne, især den visuelle cortex.

Der anvendes en tværfaglig behandlingstilgang til FM-patienter. Dette inkluderer livsstilsændringer såsom motion, kostændringer, kognitiv adfærdsterapi samt medicin og endda kirurgi. Der er ingen accepteret "bedste" behandling, og ikke engang en "bedste" medicin. Dette skyldes blandt andet, at den bagvedliggende årsag til smerten ikke er godt forstået. Designet af denne undersøgelse er at registrere hjerneaktivitet for at finde ud af, om der er unormale hjernerytmer hos patienter med FM, som ikke er til stede hos raske voksne på samme alder. Et sådant fund ville informere mere direkte behandlinger, der ville være rettet mod årsagen til smerten, snarere end symptomerne.

For nylig er unormal hjerneforbindelse blevet rapporteret hos FM-patienter (Napadow et al., 2010). Også aktivering af frontal cortex, motoriske og cingulate hjerneregioner er blevet set hos FM-patienter under smerteforventning, som var korreleret med den efterfølgende rapporterede smerte (Burgmer et al., 2010).

Disse resultater vil blive overvejet i sammenhæng med en omfattende klinisk evaluering for at bestemme, om thalamokortikal dysrytmi (TCD) er til stede hos patienter med smerte (Jeanmonod, 1993; Llinas et al, 1999, 2001, 2005). Forskerne vil også finde ud af, om unormale hjernerytmer er korreleret med tilstedeværelsen og graden af ​​smerte, og om der er forskel mellem patienter i smerte og raske voksne.

II. Studere design. Efterforskerne vil følge en nylig protokol, der er brugt i vores undersøgelse af unormale rytmer i komplekst regionalt smertesyndrom (Walton et al., 2010). De, der opfylder kriterierne for inklusion, men ikke eksklusion, vil blive optaget i undersøgelsen.

III. METODER OG PROCEDURER

1. Klinisk undersøgelse af patienter

   Oplysninger indsamlet under den kliniske vurdering vil omfatte:

   • Demografi: alder, køn, beskæftigelsesstatus.
   • En detaljeret historie om fibromyalgi.
   • En gennemgang af smertekarakteristika: lokalisering og sværhedsgrad, smertekvalitet, timing, varighed og kontekst af smerte, associerede tegn og symptomer, forværrende faktorer, lindrende faktorer, motorisk/sensorisk tab og virkning af dagligdagsaktiviteter.
   • En komplet sygehistorie og vigtig familiehistorie.
   • En social historie: tobak, alkohol og ulovligt stofbrug.
   • En gennemgang af al samtidig medicin.
   • Vitale tegn: blodtryk, puls, respirationsfrekvens, højde, vægt.
   • En fysisk eksamen.
   • Bekræftelse af tilstedeværelsen af ​​American College of Rheumatisms 1990-kriterier for fibromyalgi.
   • Gennemførelse af følgende kliniske vurderinger af patienten:
   • Visuel analog Skalagennemsnitlig ugentlig tilbagekaldelse af smerte
   • Smertetegning til lokalisering
   • Fibromyalgi-påvirkningsspørgeskema
   • Patients globale vurdering af fibromyalgi
   • Medicinske resultater Undersøg søvnskala
   • Sygehus angst og depression skala

   Healthy Controls vil have de samme procedurer som patienterne; Klinisk screening, MEG og MR.

2. MEG-optagelser Der vil blive indhentet informeret samtykke før MEG-optagelsen. Hvis det er opnået, vil dette blive bekræftet. (Et medlem af undersøgelsesteamet vil medbringe en kopi af det underskrevne informerede samtykke før MEG-optagelsessessionen.)

   Hovedformen, inklusive placeringen af ​​de tre referencemarkører (venstre og højre præaurikulære punkter og nasionen) vil blive opnået for hvert emne ved hjælp af et 3D-sporingssystem ved at flytte en stylus til hvert referencepunkt og over overfladen af ​​hovedet ( Fastrak, Polhemus, Colchester, VT).

   Hver deltager vil sidde i MEG-instrumentet, der er placeret inde i et flerlags mu-metal magnetisk afskærmet rum. Hovedets placering vil blive overvåget i begyndelsen og slutningen af ​​hver kørsel ved hjælp af elektroder fastgjort til de tre referencemarkørpunkter, der bruges til at opnå hovedformen. Ændringer i hovedpositionen op til ≈0,5 cm accepteres. (De samme referencepunkter vil blive brugt til MR-en til at samregistrere MEG- og MR-dataene.)

   Hver person vil have tre MEG-optagelsessessioner. To MEG'er vil blive optaget med lukkede øjne (EC), og en vil blive optaget med øjnene åbne (EO). Inklusive tiden til at udfylde papirer, måle deres hovedform og tiden mellem MEG-optagelser, anslår efterforskerne, at hver deltager vil tilbringe 60-90 minutter på New York University Center for Neuromagnetism.

   Instruktioner til deltagere til MEG-optagelser. En efterforsker vil forklare, at formålet med optagelsen er at se på hjerneaktivitet, mens patienten er afslappet. Der vil være tre 7-minutters optagelser. Den første vil være med lukkede øjne. De vil blive bedt om at slappe af, men prøv ikke at falde i søvn. Dernæst vil der være en optageperiode med åbne øjne. De vil blive bedt om at prøve ikke at bevæge øjnene, men se på noget hele tiden. For det tredje vil der en anden optagelse med lukkede øjne. Efterforskeren vil lade personen vide, hvornår optagelsen begynder, halvvejs gennem hver optagelse, og kommer ind for at se, hvordan de klarer sig efter hver optagelse. Personen vil blive bedt om at prøve ikke at bevæge hovedet under optagelserne.

   Magnetoencefalografi er godkendt af FDA og bruges rutinemæssigt til hjernekortlægning hos epilepsi og hos prækirurgiske patienter og er standardbehandling i disse tilfælde (Shiraishi et al., 2005; Makela et al., 2006). Disse optagelser udføres dog udelukkende til forskningsformål. Magnetiske felter vil blive optaget ved hjælp af et 275-kanals MEG-system med hele hovedet (CTF Systems Inc., Port Coquitlam, British Columbia, Canada) (McCubbin et al., 2004). En tredjeordens softwaregradient (Weinberg et al., 1984) vil blive brugt med et optagebåndpas på 0,25-125 Hz.

3. Dataanalyse og dataovervågning. Under hver kørsel vil magnetiske felter blive registreret i 42 på hinanden følgende 10-sekunders forsøg. På denne måde, hvis personen bevæger sig under sessionen, kan de 10 sek. forsøg, hvor dette sker, elimineres fra analysen. Neuromagnetiske felter vil blive registreret i lukket øjne for at minimere signaler fra øjenmuskler og højfrekvent visuel systemaktivering, og i øjenåbne og fikserede tilstande for at reducere amplituden af ​​alfa-området (8-12 Hz) toppen (og derved bedre lette undersøgelsen af ​​spektralt proksimale signaler). Spektralanalyse og uafhængig komponentanalyse vil blive udført som i vores tidligere undersøgelser (Walton et al, 2010).

MR og kilderekonstruktion Formålet med MR (uden kontrast) er at give et anatomisk billede af personens hjerne, som vil blive brugt til at lokalisere hjerneaktiviteten registreret af MEG. MEG- og MR-optagelserne skal samregistreres, så de kan justeres nøjagtigt. De samme lokalitetsmarkører, kaldet fiducial markører (se ovenfor), skal bruges til MEG og MRI. Så det er bedst, hvis begge optagelser foretages på samme dag. MR er efter MEG, fordi MEG-instrumentet kan detektere magnetfelt så småt som 10-15 Tesla. MR genererer et magnetfelt, der, selvom det er lille, kan detekteres af MEG-instrumentet og forstyrrer registrering af hjerneaktivitet. Placeringen af ​​de tre MEG fiducials er markeret ved hjælp af en magisk finpunktsmarkør. Personen bliver derefter eskorteret til MR-dragten, og de 3 MR-beskyttere sættes på personen ved at bruge de magiske markørpunkter som guider.

Alle MR-scanninger vil blive udført på 3 T Alegra platformen på grund af dens bedre single-to-noise ration (SNR), rumlig og spektral opløsning sammenlignet med 1,5 T instrumenterne. Hvor MRI-data er til stede, vil efterforskerne opretholde en grad af ensartethed på tværs af eksperimenter ved at udføre MRI-begrænset modificeret minimumsnorm invers modellering på hvert datasæt. Den MRI-begrænsede inverse vil blive beregnet ved at antage, at den aktuelle kildetæthed er begrænset til gråt stof som segmenteret fra MRI-dataene. Hvert individs MRI segmenteres, og en tesseret kortikal overflade rekonstrueres for hver halvkugle ved hjælp af softwaren FreeSurfer (Dale et al., 1999). Disse kortikale overflader sub-samples derefter for at skabe et kildetempo på ~40.000 hjørner. Blyfeltmatricen, L, beregnes for dipolmomenterne vinkelret på den kortikale overflade eller for alle komponenter.

Potentielle skævheder eller problemer. En potentiel bias er under analyse af MEG-dataene. Dette vil blive mildnet, da den person, der analyserer dataene, vil blive blindet over for patientens smertestatus. Undersøgelsespersoner identificeres kun med en kode i alle data.

Procedurer, situationer eller materialer, der kan være farlige. Ingen.

3. Datalagring og fortrolighed. Uddannet personale vil gennemføre interviews på en respektfuld og følsom måde. Registreringer vil kun blive kodet, gemt og gennemgået efter deltagernummer. Disse kodede optegnelser vil blive opbevaret i låste filer i aflåste kontorer. Adgang til computerbaserede data vil være begrænset af beskyttelseskoder og login-adgangskoder, og alle computere vil blive opbevaret i lokaler med begrænset adgang.