마취와 기능적 연결성: fMRI 변화 분석
마취와 뇌 기능 연결성: 만성 통증과 불응성 우울증의 fMRI 변화 분석
기능적 연결성은 뇌의 별개 영역 사이의 신경 활동의 상관 관계로 정의됩니다. 최근 여러 연구에서 휴식 중인 뇌 조직에 고유한 저주파 기능적 연결 영역이 입증되었습니다. 이러한 진동은 기능적 자기 공명 영상(fMRI)을 사용하여 측정할 수 있으며 뇌의 관련 영역 간에 동기화되는 것으로 보입니다.
현재까지 저용량 마취가 기능적 연결성에 미치는 영향을 조사한 연구자는 없습니다. 이 연구는 휴식과 저용량 마취 유도 진정 상태에서 인간의 뇌를 이미지화할 것입니다. 획득한 신호의 품질을 평가하고 뇌의 기능적 네트워크를 검사합니다. 저용량 마취제의 투여가 뇌의 기능적 연결성을 방해하는지 여부와 기능적 연결성의 중단이 마취제의 보고된 진통제 및 항우울제 효과의 원인인지 여부가 중요합니다.
연구 참여에는 대면 인터뷰, 초기 fMRI 스캔, 마취 주입 및 두 번째 fMRI 스캔의 네 가지 방문이 포함됩니다. 주입 후 1주일에 선택적 후속 fMRI 스캔이 있습니다.
연구 개요
상세 설명
배경:
Parke-Davis가 개발한 펜시클리딘 유도체는 모 화합물의 심각한 정신 모방 반응을 유발하지 않고 펜시클리딘 마취를 모방하려는 시도를 나타냅니다. 초기 보고서는 유망했고 큰 열광을 받았습니다. 고용량에서 약물은 기도 반사를 유지하면서 깊은 진통을 제공하는 것으로 밝혀졌습니다. 확실한 기억상실증을 유발했지만 간단한 주사로 투여할 수 있었습니다. 당시 이 마취제는 마취의 역사에서 새로운 국면을 예고했다고 주장했습니다. 마취제가 미시간에 도입된 지 40년이 넘은 오늘날, 이 오래된 약물에 대한 관심이 다시 높아지고 있습니다. 점점 더 많은 수의 연구자들이 인간 피험자에 대한 마취의 영향을 연구하고 있습니다. 현재 아편유사제 보존제, 정신분열증 모델, 항우울제, 복합 부위 통증 증후군에서 N-메틸 D-아스파르테이트(NMDA) 길항제로서 마취에 엄청난 관심이 있습니다.
기능적 연결성은 휴식 중인 뇌 조직에 내재된 저주파 진동(<0.08Hz)의 척도입니다. 이러한 진동은 fMRI에서 측정되며 뇌의 관련 영역 간에 동기화되는 것으로 보입니다. 이 분야에 대한 연구는 아직 초기 단계이지만, 운동, 청각, 시각 및 감각 운동 시스템에 대한 연구는 뇌의 기능적으로 관련된 영역이 상관 관계가 있는 저주파 진동을 생성한다는 것을 보여주었습니다. 이 매혹적인 발견은 뇌 기능 연구에 대한 새로운 접근 방식과 질병 진단을 위한 잠재적 도구의 가능성을 높입니다. 전중심 이랑에 대한 최근의 fMRI 연구는 다발성 경화증 환자와 건강한 지원자를 구별하는 기능적 연결성 연구의 능력을 입증했습니다. 기능적 연결성이 초기 알츠하이머병 진단에 유용한지 여부를 결정하기 위한 추가 연구가 진행 중입니다.
기능적 연결성에 대한 최근의 연구는 뇌의 활동적인 영역을 확인했습니다. 이러한 지역은 종종 "기본 모드 네트워크"(DMN)에서 참조됩니다. DMN의 활동은 휴식 중인 뇌에서 증가하고 피험자가 정신적 작업에 집중할 때 감소합니다. 만성 통증 환자의 기능적 연결성을 조사한 최초의 fMRI 연구는 Journal of Neuroscience의 최근 호에 발표되었습니다. 이 연구에서 기능적 연결성의 비정상적인 패턴이 만성 통증 환자에게서 나타났습니다. 특히, DMN을 하향 조절하는 기능 장애가 나타났습니다. 만성 통증 환자는 건강한 대조군과 같은 정도로 내측 전두엽 피질, 편도체 또는 후대상피질을 비활성화하지 않았습니다.
주요 우울증에서 기능적 연결성을 검사하는 유일한 fMRI 연구는 2007년 9월에 발표되었습니다. 이 연구는 또한 DMN의 기능 장애에 주목했습니다. 우울한 피험자는 슬하 대뇌피질, 시상, 안와전두피질 및 설전부에서 네트워크 기능적 연결성이 증가한 것으로 밝혀졌습니다. 특히, subgenual cingulate cortex는 이 영역에 대한 심부 뇌 자극이 심각한 불응성 우울증 환자의 증상을 개선할 수 있음을 시사하는 최근 임상 시험의 위치입니다.
만성 통증 및 우울증 치료를 위한 마취에 대한 관심이 최근 몇 년 동안 증가했습니다. 만성 통증 환자에 대한 저용량 마취에 대한 무작위 시험은 없지만 현재 이용 가능한 증거에 따르면 이질통, 통각과민 및 통각과민의 치료에 가장 효과적입니다. 우울증의 경우, 무작위, 위약 대조, 이중 맹검 교차 연구가 1건 있었습니다. 우울증 임상시험에서 강력하고 빠른 항우울제 효과는 단일 정맥 주사 마취로 인해 발생하고 최소 1주일 동안 지속되는 것으로 나타났습니다.
목적:
기능적 자기 공명 영상(fMRI)을 사용하여 휴식 상태와 마취 진정 후 인간 뇌의 기능적 연결성을 검사합니다.
구체적인 목표/가설:
- 세 가지 연구 그룹(건강한 지원자, 만성 요통 및 불응성 우울증)에서 기능적 연결 정도를 측정합니다.
- 기본 기능 연결의 차이점을 분석합니다.
- IV 저용량 마취 진정 후 기능적 연결성 변화를 측정합니다.
- 마취 반응의 연구 그룹 차이를 문서화합니다.
- fMRI 변화와 치료 효과 사이의 상관관계를 측정합니다.
연구 프로토콜:
이 연구 참여에는 4번의 주요 방문과 선택적 후속 방문이 포함됩니다. 첫 번째 방문은 구조화된 인터뷰를 사용하여 참가자 적격성을 평가하기 위한 기본 인터뷰 세션입니다. 두 번째 방문은 fMRI 센터에서 초기 fMRI 스캔입니다. 세 번째 방문은 병원에서의 마취 주입입니다. 주입 중 부작용의 관리는 마취 후 치료실(PACU) 직원이 모니터링합니다. 네 번째 방문은 fMRI 센터에서 후속 fMRI 스캔입니다. 최종 fMRI 스캔을 위해 fMRI 센터에서 선택적 1주일 후속 방문이 있습니다.
fMRI 통계 분석: 대상별 데이터의 이미징 실험 및 분석은 휴식 상태 기능 연결성 맵 및 대뇌 혈류(CBF) 측정과 같은 별도의 측정에 해당하는 맵으로 이어집니다. 복셀 수준과 해부학적으로 특정한 관심 영역(ROI)에 대한 최종 추론이 이루어집니다. 복셀 기반 분석은 주입 전 대 주입 후를 나타내는 SPM(Statistical Parametric Maps)이라는 요약 이미지 생성을 통해 수행되며, 두 환자 그룹의 데이터가 사용 가능해지면 양방향 ANOVA 결과가 생성됩니다. 케타민 주입 상태 및 환자 진단(만성 통증 또는 불응성 우울증). ROI 기반 분석은 자기 반성 작업에서 생성된 선험적으로 선택된 전두 변연계 관심 영역과 문헌에 제공된 기본 모드 네트워크의 해부학적 노드에 의해 구동됩니다.
연구 유형
등록 (실제)
단계
- 해당 없음
연락처 및 위치
연구 장소
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Michigan
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Ann Arbor, Michigan, 미국, 48109
- University of Michigan - fMRI Laboratory
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참여기준
자격 기준
공부할 수 있는 나이
건강한 자원 봉사자를 받아들입니다
연구 대상 성별
설명
대조군:
포함 기준:
(4) 불안 없이 작고 밀폐된 공간을 견딜 수 있는 능력; (6) 영어 유창성.
제외 기준:
- 임신 중이거나 임신하려고 합니다.
- 심각한 두부 손상 이력;
- 신체 내 철 금속의 가능성, e. g. 동맥류 클립, 잔류 입자; 또는 자기 공명(MR) 신호를 손상시키는 금속(예: 일부 치과용 하드웨어);
- 흡연량 > 하루 10개비
- 카페인의 일일 섭취량은 하루 커피 2잔을 초과합니다.
- 불안정한 심장 문제(예: 중증 또는 제대로 치료되지 않은 고혈압, 불안정한 부정맥 등) 또는 마취가 금기되는 병용 약물
- 현재 생명을 위협하거나 부적절하게 치료되고 있는 일반적인 의학적 질병이 있는 환자는 제외됩니다: 중등도에서 중증의 만성 통증, 골절 또는 악성 종양의 증거, 염증성 관절 질환, 심각한 신체 손상(예: 양측 절단, 실명), 병적 비만 , 자가면역/염증 질환, 심폐 질환(즉, 협심증, 울혈성 심부전, COPD), 만성 신부전, 조절되지 않는 내분비 또는 알레르기 장애(즉, 갑상선 기능 항진증/갑상선 기능 저하증, 당뇨병, 알레르기성 비염), 악성 종양.
- 향정신성 효과가 있는 모든 약물 복용, 처방 또는 비처방.
- 정신과 또는 신경계 질환의 병력; 약물 남용 또는 의존의 병력 긍정적인 소변 독성 검사.
난치성 우울증 그룹:
- 정신과 질환 및 처방약 사용 이력을 제외하고 위의 모든 대조군 선별 기준을 충족합니다.
- 포함된 피험자는 주요 우울 장애, 재발성 또는 만성, 중등도에서 중증, 정신병적 특징이 없고 약물 내성이 있는 정신 장애 진단 및 통계 IV(DSM-IV) 진단을 받게 되며, 두 명의 다른 정신과 의사의 동의 하에 수락됩니다. 이 연구에서 치료 저항성은 적절한 항우울제 시험에 실패한 횟수가 2회 이상인 것으로 정의됩니다.
- 양극성 장애, 정신분열증 또는 분열정동 장애의 DSM-IV 진단을 받은 환자는 제외됩니다. 항우울제 또는 물질로 인한 경조증 또는 조증의 병력은 제외됩니다.
- 피험자는 최소 3개월 동안 동반이환 물질 남용 또는 의존성이 없으며 소변 독성 검사 음성입니다.
- 현재 자살 계획이나 의도가 없습니다.
- 동반이환 축 I 불안 장애 진단은 현재 치료가 필요하지 않은 경우 허용됩니다.
공부 계획
연구는 어떻게 설계됩니까?
디자인 세부사항
- 주 목적: 기초 과학
- 할당: 무작위화되지 않음
- 중재 모델: 단일 그룹 할당
- 마스킹: 없음(오픈 라벨)
무기와 개입
참가자 그룹 / 팔 |
개입 / 치료 |
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실험적: 초기 MRI
피험자는 정상 상태를 유지하기 위해 일정한 주입 또는 볼루스 플러스 주입 방법으로 40분에 걸쳐 전달되는 0.5mg/kg 용량의 케타민 정맥 주사 마취를 받게 됩니다(초기 유도 10분, 정상 상태 30분, 총 40분).
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피험자는 정상 상태를 유지하기 위해 일정한 주입 또는 볼루스 플러스 주입 방법으로 40분에 걸쳐 전달되는 0.5mg/kg의 용량으로 정맥 마취를 받게 됩니다(초기 유도 10분, 정상 상태 30분, 총 40분).
다른 이름들:
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실험적: 초기 병원
피험자는 정상 상태를 유지하기 위해 일정한 주입 또는 볼루스 플러스 주입 방법으로 40분에 걸쳐 전달되는 0.5mg/kg 용량의 케타민 정맥 주사 마취를 받게 됩니다(초기 유도 10분, 정상 상태 30분, 총 40분).
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피험자는 정상 상태를 유지하기 위해 일정한 주입 또는 볼루스 플러스 주입 방법으로 40분에 걸쳐 전달되는 0.5mg/kg의 용량으로 정맥 마취를 받게 됩니다(초기 유도 10분, 정상 상태 30분, 총 40분).
다른 이름들:
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실험적: 우울증 MRI
피험자는 정상 상태를 유지하기 위해 일정한 주입 또는 볼루스 플러스 주입 방법으로 40분에 걸쳐 전달되는 0.5mg/kg 용량의 케타민 정맥 주사 마취를 받게 됩니다(초기 유도 10분, 정상 상태 30분, 총 40분).
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피험자는 정상 상태를 유지하기 위해 일정한 주입 또는 볼루스 플러스 주입 방법으로 40분에 걸쳐 전달되는 0.5mg/kg의 용량으로 정맥 마취를 받게 됩니다(초기 유도 10분, 정상 상태 30분, 총 40분).
다른 이름들:
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연구는 무엇을 측정합니까?
주요 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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기능적 연결성
기간: 8분 스캔, 1일에서 3일 사이에 획득(위 참조)
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대상별 데이터의 이미징 실험 및 분석은 별도의 측정값에 해당하는 맵(휴식 상태 기능 연결 맵)으로 이어질 것입니다. 관심 결과는 케타민이 기본 모드 네트워크의 전방(subgenual anterior cingulate corte, sgACC)과 후방 영역(posterior cingulate cortex, PCC) 사이의 기능적 연결성을 감소시키는지 여부입니다. 이것은 기능적 연결 상관 관계의 z-점수입니다. 초기 fMRI에 대한 시점은 다음과 같습니다: 시간 1: 주입 직전, 시간 2: 세척 후(약. 주입 종료 후 40분). 우울증에 대한 시점은 다음과 같습니다: 시간 1: 주입 전 1일, 시간 2: 주입 후 1일 |
8분 스캔, 1일에서 3일 사이에 획득(위 참조)
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공동 작업자 및 조사자
수사관
- 수석 연구원: Scott Peltier, PhD, University of Michigan
간행물 및 유용한 링크
일반 간행물
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- Tzourio-Mazoyer N, Landeau B, Papathanassiou D, Crivello F, Etard O, Delcroix N, Mazoyer B, Joliot M. Automated anatomical labeling of activations in SPM using a macroscopic anatomical parcellation of the MNI MRI single-subject brain. Neuroimage. 2002 Jan;15(1):273-89. doi: 10.1006/nimg.2001.0978.
- Peltier SJ, Kerssens C, Hamann SB, Sebel PS, Byas-Smith M, Hu X. Functional connectivity changes with concentration of sevoflurane anesthesia. Neuroreport. 2005 Feb 28;16(3):285-8. doi: 10.1097/00001756-200502280-00017.
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