Funktionaalisten biomarkkereiden määrittäminen väliaikaista theta-purkausstimulaatiota varten

Opintojen kokonaissuunnitelma:

Tutkijat ehdottavat toiminnallista MRI-tutkimusta 10 terveelle osallistujalle, jotka on värvätty yhteisöstä käyttämällä ristikkäistä suunnittelua kahden päivän aikana. Päivänä 1 puolet osallistujista satunnaistetaan saamaan iTBS:ää ja puolet cTBS:ää. Skannauspäivänä 2 käytetään vaihtoehtoista TBS-muotoa siten, että kaikki osallistujat ovat suorittaneet iTBS- ja cTBS-istunnot kahden tutkimuspäivän lopussa.

MRI-skannauspäivät 1 ja 2 ovat identtisiä, paitsi että iTBS:ää käytetään yhtenä päivänä ja cTBS:n toisena päivänä. MRI-kuvauksen kesto on noin 120 minuuttia joka päivä. iTBS- ja cTBS-skannausistuntojen välillä on vähintään 3 päivää, jotta varmistetaan, että skannauspäivän 1 vaikutukset eivät siirry tarkistuspäivään 2.

Jokainen skannauspäivä koostuu seuraavista istunnoista:

1. Esiskannausistunto
2. Perustason skannaus
3. TBS (yksittäin kohdistettu M1:lle)
4. Post-TBS-skannaus

Osallistujat ja esitykset:

Rekrytoidaan 10 tervettä henkilöä yhteisöstä. Potentiaaliset osallistujat seulotaan käyttämällä MRI-turvallisuusseulontakyselyä, Transkraniaalista magneettistimulaatiota aikuisten turvallisuusnäyttöä (TASS) ja Mini Mental State Examination -tutkimusta (MMSE), jotta voidaan sulkea pois henkilöt, joilla on kontraindikaatioita MRI:lle, TMS:lle tai joilla on kognitiivisia häiriöitä. Tukikelpoiset osallistujat antavat kirjallisen suostumuksen.

Kokeellinen suunnittelu:

Osallistujia pyydetään pidättäytymään ottamasta mitään kipulääkkeitä 24 tuntia ennen skannauspäiviä. Jokaisen skannauspäivän alussa osallistujat käyvät ensin läpi esiskannauksen skannerin ulkopuolella. Tässä istunnossa lasketaan lepotilaan perustuvat motoriset kynnykset ja laserärsykkeiden kipukynnykset. Osallistujilla on myös mahdollisuus harjoitella motorisia ja kiputehtäviä, joita he suorittavat MRI-istunnoissa tänä aikana. Motorisessa tehtävässä osallistujia pyydetään napauttamaan sormeaan, kun annetaan sanallinen ja/tai kuulo vihje. Kiputehtävässä osallistujat kokevat ja arvioivat passiivisesti laserärsykkeitä, joita kohdistetaan sormien/käsien selän eri osiin käyttämällä 0-10 numeerista arviointiasteikkoa (NRS). Arvioita tehdään sekä kivun voimakkuudesta että kivun epämiellyttävyydestä.

Molempina skannauspäivinä (iTBS ja cTBS) otetaan lähtötason MRI-skannaukset. Nämä skannaukset sisältävät seuraavat: korkearesoluutioinen anatominen skannaus, lepotilan skannaus, motorinen tehtäväskannaus, kiputehtäväskannaus, aivoverenkiertokuvaus ja limitetty TMS-fMRI-skannaus.

Osallistujat poistetaan sitten skannerista, ja he saavat tietyin väliajoin TBS-istunnon (joko iTBS tai cTBS päivästä riippuen), jossa sovelletaan 2 TBS-protokollaa 15 minuutin tauon välissä. TBS:ää käytetään Stimulaatiossa 90 % lepotilan motorisesta kynnyksestä. Kohteena oleva aivoalue on M1-alue, jolla on suurin aktiivisuus fMRI-motorisesta tehtävästä, joka tapahtui perusskannauksessa. Tällä tavalla jokainen osallistuja saa TBS:n, joka kohdistetaan yksilöllisesti heidän aivotoiminnansä perusteella.

TBS:n jälkeen osallistujat saavat TBS:n jälkeiset MRI-kuvauksensa perusskannausistunnossa kuvatulla tavalla.

Tutkimuksen tiedot:

rTMS-annostelu: Käyttämällä yhden pulssin TMS:ää päänahan alimman motorisen kynnyksen sijainti oikealle ensimmäiselle selkäluun väliselle tai abductor pollicis brevis -lihakselle määritetään. Lepomotorinen kynnys (rMT) määritellään pienimmällä tehoasetuksella, joka tuottaa näkyvän lihassupistuksen 50 %:ssa PEST-ohjelmistoa käyttävissä kokeissa. Tämän jälkeen tutkijat suorittavat 40 sekuntia cTBS:ää tai iTBS:ää (istunnosta riippuen), jota seuraa 15 minuutin tauko ja sitten vielä 40 sekuntia cTBS:ää tai iTBS:ää, kuten aiemmin on kuvattu. Yksilöllinen TBS-kohdepaikka vasemmalle M1:lle määritetään kunkin osallistujan toiminnallisen motorisen tehtävän MRI-skannauksen ja Localite Neuronvigationin avulla. Skannauksen 1 aikana saatua rakenteellista perusskannausta käytetään myös tähän lokalisointiprosessiin.

Kivun induktion arviointimenettelyt: Skannauspäivinä jokaiselle vapaaehtoiselle määritetään lämpötuntuskynnys, lämpökipukynnys (HPTpre) ja ylikynnysarvo sekä maksimi lämmönsietolämpötila (HTTpre) skannauspäivinä käyttäen MRI-turvallista infrapunadiodilaserstimulaattoria. Osallistujien käsien ja sormien (mutta ei peukalon) karvaisella iholla 10-20 kohtaan (40 mm2) levitetään 1,5 s, jopa 20 °C/s lämmitysramppi.

Kipukynnys määritetään satunnaisella portaikkoarviointimenetelmällä. Keskimääräistä lasertehoa, joka tarvitaan arvosanan "1" tuottamiseen, käytetään kipukynnyksen määrittämiseen. Intensiteetti-vaikutussuhteen määrittämiseksi pulsseja syötetään sitten kasvavilla ärsykkeiden intensiteetillä käden/sormien selän eri alueille vähintään 30 sekunnin välein ärsykkeiden välillä. Koehenkilöitä pyydetään arvioimaan kivun voimakkuus ja epämiellyttävyys välittömästi jokaisen ärsykkeen jälkeen (0-10, NRS).

Ärsykkeen intensiteettiä lisätään 300 mW:n välein. Voimakkuuden lisäyksiä jatketaan, kunnes tietty henkilö ilmoittaa kohtalaisen kivun voimakkuuden tason (5/10, NRS). Tätä intensiteettiä pidetään "yläkynnyksenä" skannaustutkimuksissa. Vapaaehtoisten kouluttamiseksi arvioimaan kipunsa 11-pisteen numeerisella luokitusasteikolla (0-10, NRS), laserin lämpötila asetetaan sitten herättämään satunnaisia ​​iholämpötiloja 5 sekunnin ajaksi yksittäisten HPTpre:n ja HTTpre:n välillä erotettuina 30 sekunnin välein, ja vapaaehtoisia pyydettiin arvioimaan kipunsa. Skannauksissa rTMS:llä täydennetyn hypnoottisen analgesian tai pelkän hypnoottisen analgesian (vale-rTMS + hypnoottinen analgesia) jälkeen ennalta määritetyn kynnyksen ja ylikynnyksen ylittävien lasertehojen aiheuttamat lämpökipupisteet arvioidaan jokaisen skannauksen jälkeen. Vähentyneet kivun arvot määräävät minkä tahansa kipua lievittävän vaikutuksen voimakkuuden TBS. Koehenkilöitä pyydetään arvioimaan laserin aiheuttama kipu jokaisen ärsykkeen jälkeen jokaisen skannauksen aikana.

Fysiologisten tietojen keruu: Koko skannaustoimenpiteen ajan seuraamme perifeeristä autonomista fysiologiaa käyttämällä MRI-yhteensopivia EKG-johtoja ja hengitystä tarkkailevaa rintahihnaa. Tämä antaa meille mahdollisuuden laskea hengityselinten sinusarytmia, joka antaa hyvän arvion emättimen sävystä, mikä puolestaan ​​​​on yhteydessä parempaan sydämen terveyteen ja itsensä rauhoittumiseen. Sovelletaan räätälöityjä algoritmeja, jotka on kehitetty täällä Stanfordissa samanaikaista fMRI/EEG:tä varten MRI-skannerin artefaktien poistamiseksi EKG-jäljityksestä.

Aivojen kuvantamisskannaukset:

1. T1-painotettu skannaus (korkean resoluution anatominen kuva)
2. Lepotilan skannaus
3. ROHKEA moottorin napauttamalla tehtävän skannaus
4. Kiputehtäväskannaus
5. Valtimon spin-merkintäskannaus (aivojen verenkierto)
6. Limitetty TMS-fMRI-skannaus