Anestesia ja toiminnallinen liitettävyys: fMRI-muutosten analyysi

Tausta:

Parke-Davisin kehittämä fensyklidiinijohdannainen edusti yritystä jäljitellä fensyklidiinipuudutusta aiheuttamatta emoyhdisteensä vakavia psykomimeettisiä reaktioita. Alustavat raportit olivat lupaavia ja saivat suurta innostusta. Suurilla annoksilla lääkkeen havaittiin antavan syvän kivunlievityksen säilyttäen samalla hengitysteiden refleksit. Se aiheutti luotettavan muistinmenetyksen, mutta se voitiin antaa yksinkertaisena injektiona. Tuolloin väitettiin, että tämä anestesia merkitsi uutta vaihetta anestesian historiassa. Tänään, yli 40 vuotta siitä, kun anestesia otettiin käyttöön Michiganissa, kiinnostus tätä vanhaa lääkettä kohtaan on herännyt uudelleen. Yhä useammat tutkijat tutkivat anestesian vaikutuksia ihmisiin. Tällä hetkellä on valtava kiinnostus anestesiaa kohtaan opioideja säästävänä aineena, skitsofrenian mallina, masennuslääkkeenä ja N-metyyli-D-aspartaatin (NMDA) antagonistina monimutkaisissa alueellisissa kipuoireyhtymissä.

Funktionaalinen liitettävyys mittaa matalataajuisia värähtelyjä (<0,08 Hz), jotka ovat luontaisia ​​aivokudokselle levossa. Nämä värähtelyt mitataan fMRI:llä, ja ne näyttävät synkronoituvan toisiinsa liittyvien aivojen alueiden välillä. Vaikka tämän alueen tutkimus on vielä lapsenkengissään, motoristen, kuulo-, näkö- ja sensorimotoristen järjestelmien tutkimukset ovat osoittaneet, että aivojen toiminnallisesti toisiinsa liittyvät alueet tuottavat korreloituja matalataajuisia värähtelyjä. Tämä kiehtova löytö nostaa esiin uuden lähestymistavan aivojen toiminnan tutkimiseen sekä mahdollisen työkalun sairauksien diagnosointiin. Viimeaikaiset fMRI-tutkimukset esikeskuksen gyrusesta ovat osoittaneet toiminnallisten yhteystutkimusten kyvyn erottaa terveet vapaaehtoiset multippeliskleroosipotilaista. Lisätutkimuksia on meneillään sen selvittämiseksi, onko toiminnallinen yhteys hyödylliseksi varhaisen Alzheimerin taudin diagnosoinnissa.

Viimeaikainen tutkimus toiminnallisesta yhteydestä on tunnistanut aivojen alueita, jotka ovat aktiivisia levossa. Näihin alueisiin viitataan usein "Oletustilan verkossa" (DMN). Aktiivisuus DMN:ssä lisääntyy aivoissa levossa ja vähenee, kun kohde keskittyy henkiseen tehtävään. Ensimmäinen fMRI-tutkimus, jossa tutkittiin kroonisen kipupotilaiden toiminnallista yhteyttä, julkaistiin Journal of Neuroscience -lehden tuoreessa numerossa. Tässä tutkimuksessa kroonista kipua sairastavilla potilailla havaittiin epänormaaleja toiminnallisia yhteyksiä. Erityisesti havaittiin toimintahäiriö DMN:n alasäätelyssä. Kroonisen kipupotilaat eivät deaktivoineet mediaalista prefrontaalista aivokuorta, amygdalaa tai posteriorista cingulaattikuorta samassa määrin kuin terveet kontrollit.

Ainoa fMRI-tutkimus, joka tutkii toiminnallista yhteyttä vakavassa masennuksessa, julkaistiin syyskuussa 2007. Tässä tutkimuksessa havaittiin myös DMN:n toimintahäiriö. Masentuneilla koehenkilöillä havaittiin lisääntyneen verkkotoiminnallinen yhteys subgenuaalisessa cingulate cortexissa, talamuksessa, orbitofrontaalisessa aivokuoressa ja precuneuksessa. Erityisesti subgenual cingulate cortex on äskettäisen kliinisen tutkimuksen paikka, joka viittaa siihen, että syvä aivojen stimulaatio tälle alueelle voi parantaa potilaiden oireita, joilla on vaikea refraktiivinen masennus.

Kiinnostus anestesiaa kohtaan kroonisen kivun ja masennuksen hoidossa on kasvanut viime vuosina. Vaikka ei ole tehty satunnaistettuja tutkimuksia pieniannoksisesta anestesiasta kroonisen kipupotilailla, tällä hetkellä saatavilla olevat todisteet osoittavat, että se on tehokkain allodynian, hyperalgesian ja hyperpatian hoidossa. Masennuksesta on tehty yksi satunnaistettu, lumekontrolloitu kaksoissokkoutettu ristikkäistutkimus. Masennustutkimuksessa vahvojen ja nopeiden masennuslääkevaikutusten havaittiin johtuvan yhdestä suonensisäisestä anestesiaannoksesta, ja ne kestävät vähintään viikon.

Tavoite:

Tutkia ihmisen aivojen toiminnallista yhteyttä sekä levossa että anesteettisen sedaation jälkeen funktionaalisella magneettikuvauksella (fMRI).

Erityiset tavoitteet/hypoteesit:

1. Mittaa toiminnallisen kytkennän astetta kolmessa tutkimusryhmässä (terveet vapaaehtoiset, krooninen selkäkipu ja refraktorinen masennus).
2. Analysoi eroja toiminnallisessa perusyhteydessä.
3. Mittaa muutoksia toiminnallisessa liitettävyydessä IV pieniannoksisen anestesiasedationin jälkeen.
4. Dokumentoi tutkimusryhmien erot anestesiavasteessa.
5. Mittaa fMRI-muutosten ja terapeuttisten vaikutusten välinen korrelaatio.

Tutkimuspöytäkirja:

Tähän tutkimukseen osallistuminen sisältää neljä pääkäyntiä ja valinnaisen seurantakäynnin. Ensimmäinen käynti on perushaastatteluistunto, jossa arvioidaan osallistujien kelpoisuutta strukturoidun haastattelun avulla. Toinen käynti on ensimmäinen fMRI-skannaus fMRI-keskuksessa. Kolmas käynti on anestesiainfuusio sairaalassa; Post Anesthesia Care Unit (PACU) -henkilöstö valvoo mahdollisten haittatapahtumien hallintaa infuusion aikana. Neljäs käynti on seuranta-fMRI-skannaus fMRI-keskuksessa. On valinnainen viikon seurantakäynti fMRI-keskuksessa viimeistä fMRI-skannausta varten.

fMRI-tilastollinen analyysi: Kuvauskokeet ja kohdekohtaisen datan analysointi johtavat eri mittoja vastaaviin karttoihin: lepotilan toiminnalliset yhteyskartat ja aivoverenvirtauksen (CBF) mittaukset. Lopulliset johtopäätökset tehdään vokselitasolla ja anatomisesti spesifisillä kiinnostavilla alueilla (ROI). Vokselipohjainen analyysi suoritetaan luomalla yhteenvetokuvia, joita kutsutaan tilastollisiksi parametrikartoiksi (SPM), jotka edustavat ennen infuusiota ja infuusion jälkeen, ja kun tietoja kahdesta potilasryhmästä tulee saataville, kaksisuuntaisia ​​ANOVA-tuloksia. ketamiinin infuusiotilasta ja potilaan diagnoosista (krooninen kipu tai refraktorinen masennus). ROI-pohjaista analyysiä ohjaavat a priori valitut kiinnostavat fronto-limbiset alueet, jotka generoidaan itseheijastustehtävässä, ja anatomiset solmut oletusmuotoverkossa, joka on annettu kirjallisuudessa.