Stabilire biomarcatori funzionali per la stimolazione Theta-Burst distanziata

Disegno generale dello studio:

I ricercatori propongono uno studio di risonanza magnetica funzionale di 10 partecipanti sani reclutati dalla comunità utilizzando un disegno incrociato per due giorni. Il giorno 1, metà dei partecipanti verrà randomizzata per ricevere iTBS e metà riceverà cTBS. Il secondo giorno di scansione verrà applicata la forma alternativa di TBS in modo tale che tutti i partecipanti abbiano completato le sessioni iTBS e cTBS alla fine dei due giorni di studio.

I giorni 1 e 2 della scansione MRI saranno identici, tranne per il fatto che iTBS verrà applicato in un giorno e cTBS nell'altro. La durata della sessione di scansione MRI sarà di circa 120 minuti al giorno. Le sessioni di scansione iTBS e cTBS saranno separate da almeno 3 giorni per garantire che gli effetti della scansione del giorno 1 non vengano trasferiti alla scansione del giorno 2.

Ogni giornata di scansione sarà composta dalle seguenti sessioni:

1. Sessione di pre-scansione
2. Scansione di base
3. TBS (mirato individualmente a M1)
4. Scansione post-TBS

Partecipanti e Proiezione:

Saranno reclutati 10 individui sani della comunità. I potenziali partecipanti saranno sottoposti a screening utilizzando il questionario di screening sulla sicurezza della risonanza magnetica, lo schermo di sicurezza per adulti con stimolazione magnetica transcranica (TASS) e il Mini Mental State Examination (MMSE) per escludere rispettivamente le persone con controindicazioni alla risonanza magnetica, TMS o con disturbi cognitivi. I partecipanti idonei forniranno il consenso informato scritto.

Design sperimentale:

Ai partecipanti verrà chiesto di astenersi dall'assumere qualsiasi farmaco analgesico per 24 ore prima dei giorni di scansione. All'inizio di ogni giornata di scansione, i partecipanti verranno prima sottoposti a una sessione di pre-scansione al di fuori dello scanner. In questa sessione si otterranno le soglie motorie basali a riposo e le soglie del dolore agli stimoli laser. I partecipanti avranno anche l'opportunità di praticare i compiti motori e del dolore che eseguiranno nelle sessioni di risonanza magnetica durante questo periodo. Per il compito motorio ai partecipanti verrà chiesto di battere il dito quando viene fornito un segnale verbale e/o uditivo. Per il compito del dolore, i partecipanti sperimenteranno e valuteranno passivamente gli stimoli laser applicati a diverse regioni del dorso delle loro dita/mani utilizzando una scala di valutazione numerica 0-10 (NRS). Le valutazioni saranno effettuate sia per l'intensità del dolore che per la spiacevolezza del dolore.

In entrambi i giorni di scansione (iTBS e cTBS) verranno acquisite scansioni MRI di base. Queste scansioni includeranno quanto segue: una scansione anatomica ad alta risoluzione, una scansione dello stato di riposo, una scansione del compito motorio, una scansione del compito del dolore, imaging del flusso sanguigno cerebrale e una scansione TMS-fMRI interlacciata.

I partecipanti verranno quindi rimossi dallo scanner e riceveranno una sessione TBS distanziata (iTBS o cTBS a seconda del giorno) in base alla quale vengono applicati 2 protocolli TBS con una pausa di 15 minuti nel mezzo. TBS verrà applicato a La stimolazione verrà erogata al 90% della soglia motoria a riposo. La regione del cervello che verrà presa di mira è la regione M1 con l'attività più alta dall'attività motoria fMRI che si è verificata nella scansione di base. In questo modo, ogni partecipante riceverà TBS mirato individualmente in base alla sua funzione cerebrale.

Dopo TBS, i partecipanti riceveranno quindi le loro scansioni MRI post-TBS come descritto nella sessione di scansione di base.

Specifiche dello studio:

Somministrazione rTMS: utilizzando la TMS a singolo impulso, verrà determinata la posizione del cuoio capelluto della soglia motoria più bassa per il primo muscolo interosseo dorsale destro o abduttore breve del pollice. La soglia motoria a riposo (rMT) sarà definita dall'impostazione di potenza più bassa che produce una contrazione muscolare visibile nel 50% delle prove utilizzando il software PEST. Gli investigatori eseguiranno quindi 40 secondi di cTBS o iTBS (a seconda della sessione), che saranno seguiti da 15 minuti di spaziatura, e quindi altri 40 secondi di cTBS o iTBS come descritto in precedenza. La posizione target TBS individualizzata per l'M1 sinistro sarà determinata utilizzando la scansione MRI dell'attività motoria funzionale di ciascun partecipante e la neuronavigazione della localizzazione. Anche la scansione strutturale di base ottenuta durante la scansione 1 verrà utilizzata per questo processo di localizzazione.

Procedure di valutazione dell'induzione del dolore: nei giorni di scansione, la soglia della sensazione di calore di base, la soglia del dolore al calore (HPTpre) e le intensità dello stimolo soprasoglia e la temperatura massima di tolleranza al calore (HTTpre) saranno determinate per ciascun volontario utilizzando uno stimolatore laser a diodi a infrarossi sicuro per la risonanza magnetica. Verrà applicata una rampa di riscaldamento di 1,5 s fino a 20 °C/s a 10-20 punti (40 mm2) sulla pelle pelosa della mano e delle dita (ma non del pollice) dei partecipanti.

La soglia del dolore sarà determinata utilizzando un metodo di valutazione a scala casuale. La potenza laser media necessaria per produrre una valutazione di "1" verrà utilizzata per stabilire la soglia del dolore. Per determinare una relazione intensità-effetto, gli impulsi verranno quindi applicati con intensità di stimolo crescenti a diverse aree del dorso della mano/dita con almeno 30 s tra gli stimoli. Ai soggetti verrà chiesto di valutare l'intensità del dolore e la spiacevolezza immediatamente dopo ogni stimolo (da 0 a 10, NRS).

Le intensità dello stimolo saranno aumentate con incrementi di 300 mW. Gli aumenti di intensità continueranno fino a quando un dato soggetto riferirà un livello di moderata intensità del dolore (5 su 10, NRS). Questa intensità sarà considerata "soprasoglia" per gli studi di scansione. Al fine di addestrare i volontari a valutare il loro dolore con una scala di valutazione numerica a 11 punti (da 0 a 10, NRS), la temperatura del laser verrà quindi impostata per evocare temperature cutanee casuali per 5 s tra i singoli HPTpre e HTTpre separati da intervalli di 30 secondi e ai volontari è stato chiesto di valutare il loro dolore. Per le scansioni dopo analgesia ipnotica aumentata con rTMS o solo analgesia ipnotica (sham rTMS + analgesia ipnotica), i punteggi del dolore termico evocati dalla soglia prestabilita e dalle potenze laser soprasoglia saranno valutati dopo ogni scansione. Le valutazioni del dolore ridotte determineranno la forza di qualsiasi effetto analgesico TBS. Ai soggetti verrà chiesto di valutare il loro dolore evocato dal laser dopo ogni stimolo durante ogni scansione.

Acquisizione dei dati fisiologici: durante tutta la procedura di scansione monitoreremo la fisiologia autonomica periferica utilizzando derivazioni ECG compatibili con la risonanza magnetica e una fascia toracica che monitora la respirazione. Questo ci consentirà di calcolare l'aritmia sinusale respiratoria, che fornisce una buona stima del tono vagale, che, a sua volta, è associato a una migliore salute cardiaca e all'auto-calmante. Verranno applicati algoritmi personalizzati sviluppati qui a Stanford per fMRI/EEG simultanei per rimuovere l'artefatto dello scanner MRI dal tracciato ECG.

Scansioni di imaging cerebrale:

1. Scansione pesata in T1 (immagine anatomica ad alta risoluzione)
2. Scansione dello stato di riposo
3. BOLD scansione dell'attività di tocco del motore
4. Scansione del compito doloroso
5. Scansione dell'etichettatura dello spin arterioso (flusso sanguigno cerebrale)
6. Scansione TMS-fMRI interlacciata