Utilizzo della risonanza magnetica della perfusione per misurare i cambiamenti dinamici nell'attivazione neurale associati alla stimolazione vestibolare calorica

C'è stato un recente successo nell'utilizzare la stimolazione vestibolare calorica non invasiva come mezzo per modulare il dolore cronico. La stimolazione calorica comporta il raffreddamento del condotto uditivo con acqua o una sonda di raffreddamento per indurre la stimolazione vestibolare. Questa è una tecnica frequentemente eseguita come parte di un esame neurologico.

L'attuale teoria su come la stimolazione vestibolare calorica regola il dolore è la disinibizione termosensoriale. Temperature inferiori a 25 C attivano sia i termorecettori freddi (fibre Aδ) sia i nocicettori C. Questi input passano nel tratto spinotalamico al talamo, dove l'input della fibra C va alla corteccia cingolata anteriore (ACC) e l'input della fibra Aδ passa alla corteccia termosensoriale nell'insula dorsale posteriore (dpIns). Si propone che CVS riduca il dolore centrale attivando la corteccia vestibolare parieto-insulare. Poiché quest'area è anatomicamente adiacente all'insula posteriore dorsale, può attivarla in modo incrociato per sopprimere l'ACC, o dato che entrambe queste aree corticali condividono percorsi nel tronco cerebrale, questo potrebbe essere il meccanismo mediante il quale il dolore viene soppresso.

Il nostro team ha dimostrato con successo l'etichettatura di spin arteriosa (ASL), tra le altre modalità di risonanza magnetica funzionale, per catturare i cambiamenti funzionali nell'elaborazione cerebrale correlata al dolore. Questo utilizza il principio che l'aumento del flusso sanguigno cerebrale in una regione specifica della corteccia è un marker per un aumento del funzionamento di questa regione, viceversa una diminuzione del flusso sanguigno in una regione specifica è un correlato della regolazione verso il basso di questa regione specifica. Proponiamo che l'ASL sia in grado di catturare i cambiamenti funzionali associati alla stimolazione vestibolare calorica e delineare meglio l'eziologia dell'aumento del dolore.

Tutti gli studi funzionali saranno condotti su uno scanner da 3 Tesla dotato di una bobina principale di sola ricezione a 8 elementi. Ogni soggetto giacerà in posizione supina sul tavolo MRI con la testa immobilizzata da un'imbottitura in schiuma e un sottogola. Ogni studio inizierà raccogliendo immagini anatomiche ad alta risoluzione utilizzando una sequenza tridimensionale viziata GRASS (Gradient Remembered Acquisition in Steady State). Queste immagini strutturali saranno utilizzate per il posizionamento delle immagini funzionali e per la trasformazione dell'atlante anatomico nell'elaborazione delle immagini. Le immagini pesate per perfusione saranno acquisite con un approccio di spin labeling arterioso pulsato (non invasivo). Una volta raggiunte le immagini funzionali ponderate per perfusione basale, inizierà una sequenza continua di acquisizione di immagini funzionali. Durante questa fase il soggetto avrà una serie di tre irrigazioni del condotto uditivo raffreddato di 30 secondi separate da 60 secondi. L'acqua verrà raffreddata a 18 gradi Celsius utilizzando una combinazione di acqua ghiacciata e un termometro standard. L'irrigazione verrà somministrata a 2 cc al secondo (per un totale di 30 cc per orecchio in 30 secondi) tramite una pompa per infusione compatibile con la risonanza magnetica attraverso uno stetoscopio modificato con perforazioni per garantire che non vi sia alcuna possibilità di accumulo di pressione all'interno del canale. Dopo questa serie, verranno raccolte immagini pesate per perfusione per i successivi 10 minuti. I soggetti potranno interrompere lo studio in qualsiasi momento lo ritengano opportuno. Ogni studio funzionale comprenderà 24,5 minuti. 10 minuti di imaging di base 5,5 minuti di imaging funzionale iniziale, 4,5 minuti di stimolazione vestibolare calorica e 5,5 minuti di imaging funzionale ripetuto.

Le immagini devono essere ricostruite utilizzando un software scritto in IDL (Interactive Data Language, Research Systems, Boulder, CO). La pre-elaborazione delle immagini funzionali e le analisi statistiche saranno eseguite con il software Statistical Parametric Mapping (SPM2, Wellcome Department of Imaging Neuroscience, University College London, UK, http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm). I dati finali saranno una misurazione, in variazione percentuale, del flusso sanguigno a specifiche regioni anatomiche della corteccia.