Anæstesi og funktionel tilslutning: En analyse af fMRI-ændringer

Baggrund:

Et phencyclidinderivat udviklet af Parke-Davis repræsenterede et forsøg på at efterligne phencyclidinanæstesi uden at inducere de alvorlige psykomimetiske reaktioner af dets moderforbindelse. De første rapporter var lovende og fik stor entusiasme. Ved høje doser viste det sig, at lægemidlet giver dybtgående analgesi, mens det bevarer luftvejsreflekser. Det fremkaldte pålidelig amnesi, men kunne dog leveres som en simpel injektion. Det blev på det tidspunkt hævdet, at denne bedøvelse indvarslede en ny fase i anæstesiens historie. I dag, over 40 år siden bedøvelsen blev introduceret i Michigan, har der været en genopblussen af ​​interessen for dette gamle lægemiddel. Et stigende antal efterforskere studerer virkningerne af anæstesi på mennesker. Der er i øjeblikket en enorm interesse for anæstesi som et opioidbesparende middel, en model for skizofreni, et antidepressivum og som en N-Methyl D-Aspartat (NMDA) antagonist ved komplekse regionale smertesyndromer.

Funktionel tilslutning er et mål for lavfrekvente svingninger (<0,08 Hz), der er iboende for hjernevæv i hvile. Disse svingninger måles på fMRI og ser ud til at være synkroniseret mellem relaterede områder af hjernen. Selvom forskning på dette område stadig er i sin vorden, har undersøgelser af de motoriske, auditive, visuelle og sansemotoriske systemer vist, at funktionelt relaterede områder af hjernen producerer korrelerede lavfrekvente svingninger. Denne fascinerende opdagelse rejser muligheden for en ny tilgang til at studere hjernens funktion såvel som et potentielt værktøj til diagnosticering af sygdom. Nylige fMRI-undersøgelser af den præcentrale gyrus har vist evnen af ​​funktionelle forbindelsesstudier til at differentiere raske frivillige fra patienter med multipel sklerose. Yderligere forskning er i gang for at afgøre, om funktionel tilslutning vil vise sig nyttig i diagnosticeringen af ​​tidlig Alzheimers sygdom.

Nyere forskning i funktionel forbindelse har identificeret områder i hjernen, der er aktive i hvile. Disse regioner omtales ofte i "Default-mode network" (DMN). Aktiviteten i DMN øges i hjernen i hvile og falder, når en person koncentrerer sig om en mental opgave. Det første fMRI-studie, der undersøgte funktionel forbindelse hos patienter med kroniske smerter, blev offentliggjort i et nyligt nummer af Journal of Neuroscience. I denne undersøgelse blev der set unormale mønstre af funktionel forbindelse hos patienter med kroniske smerter. Specifikt blev der set en dysfunktion i nedregulering af DMN. De kroniske smertepatienter deaktiverede ikke den mediale præfrontale cortex, amygdala eller posterior cingulate cortex i samme grad som raske kontroller.

Den eneste fMRI-undersøgelse, der undersøgte funktionel forbindelse ved svær depression, blev offentliggjort i september 2007. Denne undersøgelse bemærkede også en dysfunktion i DMN. Deprimerede forsøgspersoner viste sig at have øget netværksfunktionel forbindelse i den subgenuale cingulate cortex, thalamus, orbitofrontal cortex og precuneus. Navnlig er den subgenuale cingulate cortex stedet for et nyligt klinisk forsøg, der tyder på, at dyb hjernestimulering til denne region kan lindre symptomer hos patienter med svær refraktær depression.

Interessen for anæstesi til behandling af kroniske smerter og depression er vokset i de senere år. Selvom der ikke har været nogen randomiserede forsøg med lavdosis anæstesi hos kroniske smertepatienter, tyder den aktuelt tilgængelige dokumentation på, at den er mest effektiv til behandling af allodyni, hyperalgesi og hyperpati. For depression har der været en randomiseret, placebokontrolleret, dobbeltblindet crossover-undersøgelse. I depressionsforsøget blev robuste og hurtige antidepressive virkninger fundet at være resultatet af en enkelt intravenøs dosis af anæstesi og vare i mindst en uge.

Objektiv:

At undersøge funktionel forbindelse i den menneskelige hjerne både i hvile og efter bedøvelsessedation ved hjælp af funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI).

Specifikke mål/hypoteser:

1. Mål graden af ​​funktionel tilslutning i tre undersøgelsesgrupper (raske frivillige, kroniske rygsmerter og refraktær depression).
2. Analyser for forskelle i baseline funktionel forbindelse.
3. Mål ændringer i funktionel tilslutning efter IV lavdosis bedøvelsessedation.
4. Dokumenter undersøgelsesgruppeforskelle i anæstesirespons.
5. Mål for enhver sammenhæng mellem fMRI-ændringer og terapeutiske effekter.

Undersøgelsesprotokol:

Deltagelse i denne undersøgelse omfatter fire hovedbesøg og et valgfrit opfølgningsbesøg. Det første besøg er en baseline-interviewsession for at vurdere deltagernes egnethed ved hjælp af et struktureret interview. Det andet besøg er en indledende fMRI-scanning på fMRI-centret. Det tredje besøg er bedøvelsesinfusionen på hospitalet; håndtering af eventuelle uønskede hændelser under infusionen vil blive overvåget af personalet på Post Anesthesia Care Unit (PACU). Det fjerde besøg er en opfølgende fMRI-skanning på fMRI-centeret. Der er valgfrit en uges opfølgningsbesøg på fMRI-centret for en afsluttende fMRI-scanning.

fMRI statistisk analyse: Billeddiagnostiske eksperimenter og analyse af emnespecifikke data vil føre til kort svarende til separate mål: hviletilstand funktionelle forbindelseskort og målinger af cerebral blodgennemstrømning (CBF). Endelige konklusioner vil blive foretaget på voxel-niveau og for anatomisk specifikke regioner af interesse (ROI'er). Den voxel-baserede analyse vil blive udført gennem generering af oversigtsbilleder kaldet statistiske parametriske kort (SPM'er), der repræsenterer før-infusion vs. efter-infusion, og, efterhånden som data fra de to patientgrupper bliver tilgængelige, tovejs ANOVA-resultater af ketamininfusionstilstand og patientdiagnose (kroniske smerter eller refraktær depression). Den ROI-baserede analyse vil blive drevet af de a priori udvalgte fronto-limbiske områder af interesse, der genereres i selvrefleksionsopgaven, og af de anatomiske noder i standardtilstandsnetværket givet i litteraturen.