Gehirnrhythmen bei Fibromyalgie: Eine Studie zur Magnetoenzephalographie (MEG). (FMP)

Die Forscher werden die Magnetoenzephalographie (MEG) verwenden, um die Gehirnaktivität bei Frauen mit Fibromyalgie (FM)-Schmerzen und bei gesunden Probanden nicht-invasiv aufzuzeichnen. Die MEG-Daten werden im Hinblick auf das Vorhandensein eines normalen Alpha-Rhythmus und abnormaler Niederfrequenz- und Gamma-Oszillationen und ihrer Quelle im Gehirn der Person unter Verwendung ihrer MRT analysiert. Die Prüfärzte werden die klinische Bewertung, MEG-Aufnahmen und MRT-Scans verwenden, um die folgenden Ziele zu erreichen:

1. Bestimmen Sie, ob abnormale Gehirnrhythmen in den Frequenzbändern Delta (<4 Hz) und Theta (4-8 Hz) bei Patienten mit FM vorhanden sind, während sie Schmerzen haben. Die Hypothese sagt voraus, dass eine solche niederfrequente Aktivität bei FM-Patienten mit Schmerzen vorhanden sein wird, aber nicht bei gesunden Kontrollpersonen oder Patienten ohne Schmerzen.
2. Um festzustellen, ob bei FM-Patienten Gehirnaktivität im Gamma-Frequenzbereich (35-55 Hz) vorhanden ist. Die Hypothese sagt voraus, dass bei FM-Patienten Bereiche mit niederfrequenter Aktivität einen "Rand"-Bereich mit hochfrequenter Aktivität haben werden.
3. Um festzustellen, ob bei FM-Patienten Gehirnaktivität im Alpha-Frequenzbereich (8-12 Hz) vorhanden ist und ob die MEG-Aufzeichnung bei geöffneten Augen im Vergleich zu Aufzeichnungen bei geschlossenen Augen abnimmt. Eine solche normale Aktivität wird sowohl bei FM-Patienten als auch bei gesunden Kontrollpersonen erwartet.
4. Bestimmung des Ortes der Quellen, die abnormale Hirnrhythmen und normale Alpha-Rhythmen bei FM-Patienten mit Schmerzen und bei gesunden Kontrollen und Patienten ohne Schmerzen erzeugen. Die Hypothese sagt voraus, dass niederfrequente Regionen mit hochfrequenten „Rändern“ zwei Orte haben werden: a) wenn der Schmerz lokalisiert ist, der somatosensorische Kortex in der Schmerzregion, b) der orbitofrontale Kortex in einem Teil der Schmerzbahn, der mit dem emotionalen verbunden ist Aspekte des Schmerzes. Die Quelle normaler Alpha-Rhythmen sowohl bei Patienten als auch bei Kontrollen wird im hinteren Gehirn lokalisiert, insbesondere im visuellen Kortex.

Für FM-Patienten wird ein multidisziplinärer Behandlungsansatz verfolgt. Dazu gehören Änderungen des Lebensstils wie Bewegung, Ernährungsumstellung, kognitive Verhaltenstherapie sowie Medikamente und sogar Operationen. Es gibt keine anerkannte „beste“ Behandlung und nicht einmal ein „bestes“ Medikament. Dies liegt zum Teil daran, dass die zugrunde liegende Ursache der Schmerzen nicht gut verstanden wird. Das Design dieser Studie besteht darin, die Gehirnaktivität aufzuzeichnen, um herauszufinden, ob es bei Patienten mit FM abnormale Gehirnrhythmen gibt, die bei gesunden Erwachsenen im gleichen Alter nicht vorhanden sind. Ein solcher Befund würde zu direkteren Behandlungen führen, die auf die Ursache des Schmerzes und nicht auf die Symptome abzielen.

Kürzlich wurde bei FM-Patienten über abnormale Gehirnkonnektivität berichtet (Napadow et al., 2010). Außerdem wurde bei FM-Patienten während der Schmerzerwartung eine Aktivierung des frontalen Kortex, der motorischen und cingulären Hirnregionen beobachtet, die mit den anschließend berichteten Schmerzen korrelierten (Burgmer et al., 2010).

Diese Ergebnisse werden im Rahmen einer umfassenden klinischen Bewertung berücksichtigt, um festzustellen, ob bei Schmerzpatienten eine thalamokortikale Dysrhythmie (TCD) vorliegt (Jeanmonod, 1993; Llinas et al., 1999, 2001, 2005). Die Forscher werden auch herausfinden, ob anormale Gehirnrhythmen mit dem Vorhandensein und der Stärke von Schmerzen korrelieren und ob es einen Unterschied zwischen Schmerzpatienten und gesunden Erwachsenen gibt.

II. Studiendesign. Die Prüfärzte folgen einem neueren Protokoll, das in unserer Studie über anormale Rhythmen beim komplexen regionalen Schmerzsyndrom verwendet wurde (Walton et al., 2010). Diejenigen, die die Kriterien für die Aufnahme, aber nicht für den Ausschluss erfüllen, werden in die Studie aufgenommen.

III. METHODEN UND VERFAHREN

1. Klinische Untersuchung von Patienten

   Zu den während der klinischen Bewertung gesammelten Informationen gehören:

   • Demographie: Alter, Geschlecht, Beschäftigungsstatus.
   • Eine detaillierte Geschichte der Fibromyalgie.
   • Eine Überprüfung der Schmerzmerkmale: Ort und Schweregrad, Schmerzqualität, Zeitpunkt, Dauer und Kontext des Schmerzes, damit verbundene Anzeichen und Symptome, verschlimmernde Faktoren, lindernde Faktoren, motorischer/sensorischer Verlust und Auswirkungen von Aktivitäten des täglichen Lebens.
   • Eine vollständige Krankengeschichte und wichtige Familienanamnese.
   • Eine Sozialgeschichte: Tabak-, Alkohol- und illegaler Drogenkonsum.
   • Eine Überprüfung aller Begleitmedikationen.
   • Vitalzeichen: Blutdruck, Herzfrequenz, Atemfrequenz, Größe, Gewicht.
   • Eine körperliche Untersuchung.
   • Bestätigung des Vorhandenseins der Kriterien des American College of Rheumatism von 1990 für Fibromyalgie.
   • Abschluss der folgenden klinischen Beurteilungen durch den Patienten:
   • Visuelle Analogskala – durchschnittliche wöchentliche Schmerzerinnerung
   • Schmerzzeichnung zur Lokalisierung
   • Fibromyalgie-Auswirkungsfragebogen
   • Globale Beurteilung der Fibromyalgie durch den Patienten
   • Schlafskala der medizinischen Ergebnisstudie
   • Angst- und Depressionsskala im Krankenhaus

   Gesunde Kontrollen haben die gleichen Verfahren wie die Patienten; Klinisches Screening, MEG und MRT.

2. MEG-Aufzeichnungen Vor der MEG-Aufzeichnung wird eine informierte Einwilligung eingeholt. Wenn es erhalten wurde, wird dies bestätigt. (Ein Mitglied des Studienteams bringt vor der MEG-Aufzeichnungssitzung eine Kopie der unterschriebenen Einverständniserklärung mit.)

   Die Kopfform, einschließlich der Position der drei Bezugsmarkierungen (linker und rechter präaurikulärer Punkt und Nasion) wird für jedes Subjekt unter Verwendung eines 3D-Tracking-Systems erhalten, indem ein Stift zu jedem Bezugspunkt und über die Oberfläche des Kopfes bewegt wird ( Fastrak, Polhemus, Colchester, VT).

   Jeder Teilnehmer sitzt im MEG-Instrument, das sich in einem mehrschichtigen, magnetisch abgeschirmten Mu-Metall-Raum befindet. Die Lage des Kopfes wird zu Beginn und am Ende jedes Durchlaufs überwacht, indem Elektroden an den drei Referenzmarkierungspunkten angebracht werden, die verwendet werden, um die Kopfform zu erhalten. Kopfpositionsänderungen bis zu ≈0,5 cm werden akzeptiert. (Die gleichen Bezugspunkte werden für die MRT verwendet, um die MEG- und MRT-Daten gemeinsam zu registrieren.)

   Jede Person hat drei MEG-Aufnahmesitzungen. Zwei MEGs werden mit geschlossenen Augen (EC) und eine mit offenen Augen (EO) aufgezeichnet. Einschließlich der Zeit zum Ausfüllen von Papierkram, zum Messen der Kopfform und der Zeit zwischen den MEG-Aufnahmen schätzen die Ermittler, dass jeder Teilnehmer 60 bis 90 Minuten im New York University Center for Neuromagnetism verbringen wird.

   Anweisungen an die Teilnehmer für MEG-Aufnahmen. Ein Untersucher erklärt, dass der Zweck der Aufzeichnung darin besteht, die Gehirnaktivität zu untersuchen, während der Patient entspannt ist. Es wird drei 7-minütige Aufnahmen geben. Die erste wird mit geschlossenen Augen sein. Sie werden gebeten, sich zu entspannen, aber versuchen Sie nicht einzuschlafen. Als nächstes wird es eine Aufnahmeperiode mit offenen Augen geben. Sie werden aufgefordert, die Augen nicht zu bewegen, sondern die ganze Zeit auf etwas zu schauen. Drittens wird es eine weitere Aufnahme mit geschlossenen Augen geben. Der Ermittler teilt der Person nach der Hälfte der Aufnahme mit, wann die Aufnahme beginnt, und kommt nach jeder Aufnahme, um zu sehen, wie es ihr geht. Die Person wird gebeten, den Kopf während der Aufzeichnungen möglichst nicht zu bewegen.

   Die Magnetoenzephalographie ist von der FDA zugelassen und wird routinemäßig für die Hirnkartierung bei Epilepsie und bei präoperativen Patienten eingesetzt und ist in diesen Fällen Behandlungsstandard (Shiraishi et al., 2005; Makela et al., 2006). Diese Aufnahmen werden jedoch ausschließlich zu Forschungszwecken durchgeführt. Magnetfelder werden mit einem 275-Kanal-Ganzkopf-MEG-System (CTF Systems Inc., Port Coquitlam, British Columbia, Kanada) aufgezeichnet (McCubbin et al., 2004). Ein Softwaregradient dritter Ordnung (Weinberg et al., 1984) wird mit einem Aufnahmebandpass von 0,25–125 Hz verwendet.

3. Datenanalyse und Datenüberwachung. Während jedes Laufs werden Magnetfelder in 42 aufeinanderfolgenden 10-Sekunden-Versuchen aufgezeichnet. Wenn sich die Person während der Sitzung bewegt, kann auf diese Weise der 10-sekündige Versuch, während dessen dies geschieht, aus der Analyse eliminiert werden. Neuromagnetische Felder werden bei geschlossenen Augen aufgezeichnet, um Signale von Augenmuskeln und hochfrequenter Aktivierung des visuellen Systems zu minimieren, und bei geöffneten und fixierten Augen, um die Amplitude der Spitze im Alpha-Bereich (8-12 Hz) zu verringern (und dadurch die Untersuchung spektral benachbarter Signale besser erleichtern). Spektralanalyse und unabhängige Komponentenanalyse werden wie in unseren früheren Studien (Walton et al, 2010) durchgeführt.

MRT und Rekonstruktion der Quelle Der Zweck der MRT (ohne Kontrastmittel) besteht darin, ein anatomisches Bild des Gehirns der Person zu liefern, das verwendet wird, um die von der MEG aufgezeichnete Gehirnaktivität zu lokalisieren. Die MEG- und MRT-Aufnahmen müssen zusammen registriert werden, damit sie genau ausgerichtet werden können. Für die MEG und die MRT müssen die gleichen Positionsmarkierungen, sogenannte Referenzmarkierungen (siehe oben), verwendet werden. Daher ist es am besten, wenn beide Aufnahmen am selben Tag gemacht werden. Das MRT kommt nach dem MEG, weil das MEG-Instrument Magnetfelder von nur 10-15 Tesla erkennen kann. Die MRT erzeugt ein Magnetfeld, das, obwohl klein, vom MEG-Instrument erkannt werden kann und die Aufzeichnung der Gehirnaktivität stört. Die Position der drei MEG-Passmarken wird mit einem feinen magischen Marker markiert. Die Person wird dann zum MRT-Anzug eskortiert und die 3 MRT-Fiducials werden auf der Person angebracht, wobei die magischen Markierungspunkte als Führung dienen.

Alle MRT-Scans werden auf der 3-T-Alegra-Plattform durchgeführt, da das Single-to-Noise-Verhältnis (SNR) sowie die räumliche und spektrale Auflösung im Vergleich zu den 1,5-T-Instrumenten besser sind. Wenn MRT-Daten vorhanden sind, werden die Ermittler ein gewisses Maß an Einheitlichkeit über die Experimente hinweg aufrechterhalten, indem sie eine inverse MRT-Modellierung mit eingeschränkter modifizierter Mindestnorm für jeden Datensatz durchführen. Das MRI-eingeschränkte Inverse wird berechnet, indem angenommen wird, dass die aktuelle Quellendichte auf graue Substanz beschränkt ist, wie sie aus den MRI-Daten segmentiert ist. Das MRT jedes Probanden wird segmentiert und eine tessellierte kortikale Oberfläche wird für jede Hemisphäre unter Verwendung der Software FreeSurfer (Dale et al., 1999) rekonstruiert. Diese kortikalen Oberflächen werden dann unterabgetastet, um eine Quellengeschwindigkeit von ~40.000 Scheitelpunkten zu erzeugen. Die Bleifeldmatrix L wird für die Dipolmomente senkrecht zur kortikalen Oberfläche oder für alle Komponenten berechnet.

Mögliche Vorurteile oder Probleme. Eine mögliche Verzerrung entsteht während der Analyse der MEG-Daten. Dies wird gemildert, da die Person, die die Daten analysiert, gegenüber dem Schmerzstatus des Subjekts geblendet wird. Studienteilnehmer werden in allen Daten nur durch einen Code identifiziert.

Verfahren, Situationen oder Materialien, die gefährlich sein können. Keiner.

3. Datenspeicherung und Vertraulichkeit. Geschultes Personal führt Gespräche respektvoll und einfühlsam. Aufzeichnungen werden nur nach Teilnehmernummer kodiert, gespeichert und überprüft. Diese verschlüsselten Aufzeichnungen werden in verschlossenen Akten in verschlossenen Büros aufbewahrt. Der Zugriff auf computerbasierte Daten wird durch Schutzcodes und Anmeldekennwörter eingeschränkt, und alle Computer werden in Räumen mit eingeschränktem Zugriff aufbewahrt.