Projektlettelse: Udvikling af hjernestimulation som en behandling af kroniske smerter

Effektiv kontrol af kroniske smerter er en topprioritet i USA, da cirka 10 % af voksne har svære kroniske smerter – hvoraf de fleste er kroniske lændesmerter (CLBP). Men på trods af fremskridt inden for neurovidenskab gennem de sidste 20 år, behandles kroniske smerter i vid udstrækning med opiat-narkotika, meget som det blev gjort i borgerkrigen. Ud over deres høje misbrugsansvar og afhængighedspotentiale erklærer kun 30-40% af kroniske smertepatienter, at de får tilfredsstillende (>50%) lindring af deres smerter gennem farmakologisk behandling. Hos disse patienter er en almindelig klinisk praksis at eskalere dosis af opiater, efterhånden som tolerancen udvikler sig - hvilket desværre har bidraget til eskalering af dødsfald ved overdosis af opiat, en genopblussen af ​​intravenøs heroinbrug og 55 milliarder dollars i samfundsomkostninger. Derfor er der et kritisk behov for nye behandlinger, der kan behandle smerter og reducere afhængigheden af ​​opiater hos personer med kroniske smerter.

Målet med dette forslag er at evaluere 2 nye ikke-invasive hjernestimuleringsstrategier til at lindre smerte og hjernens reaktion på smerte hos CLBP-patienter, der i øjeblikket tager kroniske opiater, eller som søger en alternativ behandling for smerte. Transkraniel magnetisk stimulering (TMS), kan inducere langsigtede potensering (LTP-lignende) og langvarig depression (LTD-lignende) effekter på hjerneaktivitet på en frekvensafhængig måde. Vores gruppe har tidligere vist, at LTP-lignende TMS til den dorsolaterale præfrontale cortex (DLPFC, en knude i Executive Control Network (ECN)) kan mindske opfattet smerte og det tilsvarende blodilt niveauafhængige (BOLD) signal i "Pain Network". The Pain Network er en udvidelse af Salience Network (SN; insula, dorsal anterior cingulate), som omfatter thalamus og somatosensoriske cortex. De smertestillende virkninger af DLPFC TMS kan blokeres af naloxon - hvilket tyder på, at de analgetiske virkninger af LTP-lignende DLPFC TMS er opiatmedierede. Derudover fører DLPFC TMS leveret postoperativt til mindre patientadministreret morfinbrug (PCA-pumpe) på hospitalet og mindre opiatbrug i ambulant regi. Disse data tyder alle på, at LTP-lignende DLPFC TMS er en lovende kandidat til smertebehandling.

En alternativ strategi er at anvende LTD-lignende stimulering til den mediale præfrontale cortex (LTD-lignende mPFC rTMS. Denne strategi er baseret på vores forståelse af funktionel neural arkitektur, hvor SN moduleres af 2 andre kernenetværk: executive control network (ECN) og default mode network (DMN). Som nævnt ovenfor er det muligt at dæmpe aktivitet i SN gennem LTP-lignende TMS til DLPFC, en knude i ECN. Det er også muligt at dæmpe SN gennem LTD-lignende TMS til den ventrale mediale præfrontale cortex (en knude i DMN). Den foreslåede undersøgelse vil være den første til at anvende et randomiseret, dobbeltblindt, sham-kontrolleret design til parametrisk at evaluere de longitudinelle virkninger af 16 dages rTMS til MC eller MPFC på selvrapporteret smerte og hjernens respons på smerte. Dette vil blive gjort i en kohorte af patienter rekrutteret fra samfundet samt WFBH-klinikker med kroniske lændesmerter, som ikke har været i stand til at finde tilstrækkelig smertelindring, uanset om de bruger receptpligtige opiater i 3 eller flere måneder. Deltagerne vil blive randomiseret til at modtage rTMS til MC, MPFC eller sham (50 % på hvert sted) ved hjælp af en latinsk kvadratisk randomisering. Hviletilstandsforbindelse vil blive indsamlet 3 gange: før den 1. dag i TMS, efter den 12. dag i TMS og før den 16. dag i TMS (den sidste dag, der administreres).

Mål 1. Evaluer MC rTMS som et værktøj til at dæmpe smerte og engagementet i Smertenetværket. Hypotese 1: MC TMS vil dæmpe den baseline hjernerespons på smerte (Pain Network aktivitet) og øge aktiviteten i ECN, når patienten får instruktioner om at 'kontrollere' smerten.

Mål 2. Evaluer MPFC rTMS som et værktøj til at dæmpe smerte og engagementet i Pain Network. Hypotese 1: MPFC TMS vil også dæmpe baseline-hjernereaktionen på smerte (Pain Network-aktivitet), men vil ikke påvirke ECN eller SN, når patienten får instruktioner om at 'kontrollere' smerten.

(Undersøgende mål): Undersøgeren vil evaluere, om der er hastighedsafhængige effekter mellem baseline SN-forbindelse med ECN og DMN og effektiviteten af ​​hver TMS-strategi på subjektiv smerte. Data vil blive analyseret ved hjælp af multivariat mønsteranalyse (MVPA). Mens de primære resultater vil være magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) besøg 1 versus besøg 2, vil investigator også undersøge den relative 'holdbarhed' af virkningerne på smerte ved at sammenligne MR-dataene ved slutningen af ​​alle TMS-besøg mellem og inden for grupper med faktoranalyse.

Den relative effektivitet af disse strategier vil direkte oversætte til udviklingen af ​​et stort klinisk forsøg, der undersøger rTMS som en innovativ, ny behandlingsmulighed for smerter hos patienter med CLBP.