간격 세타 버스트 자극을 위한 기능적 바이오마커 확립

전반적인 연구 설계:

조사관은 2일 동안 교차 디자인을 사용하여 커뮤니티에서 모집한 10명의 건강한 참가자에 대한 기능적 MRI 연구를 제안합니다. 1일차에는 참가자의 절반이 무작위로 iTBS를, 나머지 절반은 cTBS를 받게 됩니다. 스캔 2일차에는 TBS의 대체 형식이 적용되어 모든 참가자가 2일의 연구 끝에 iTBS 및 cTBS 세션을 완료하게 됩니다.

MRI 스캔 1일과 2일은 iTBS가 하루에 적용되고 cTBS가 다른 날에 적용된다는 점을 제외하면 동일합니다. MRI 스캔 세션의 시간은 매일 약 120분입니다. iTBS 및 cTBS 스캔 세션은 스캔 1일의 효과가 스캔 2일로 이월되지 않도록 최소 3일로 분리됩니다.

각 스캔일은 다음 세션으로 구성됩니다.

1. 사전 스캔 세션
2. 기준 스캔
3. TBS(개별적으로 M1을 대상으로 함)
4. 사후 TBS 스캔

참가자 및 심사:

지역사회에서 건강한 개인 10명을 모집합니다. 잠재적인 참가자는 각각 MRI, TMS에 대한 금기 사항이 있거나 인지 장애가 있는 개인을 제외하기 위해 MRI 안전 스크리닝 질문지, 경두개 자기 자극 성인 안전 스크린(TASS) 및 간이 정신 상태 검사(MMSE)를 사용하여 선별됩니다. 적격 참가자는 서면 동의서를 제공합니다.

실험적 설계:

참가자는 스캔 날짜 이전 24시간 동안 진통제 복용을 삼가해야 합니다. 각 스캔일 시작 시 참가자는 먼저 스캐너 외부에서 사전 스캔 세션을 거칩니다. 이 세션에서는 레이저 자극에 대한 기본 휴식 운동 임계값과 통증 임계값을 얻습니다. 참가자는 또한 이 시간 동안 MRI 세션에서 수행할 운동 및 통증 과제를 연습할 기회를 갖게 됩니다. 운동 과제의 경우 참가자는 구두 및/또는 청각 신호가 제공될 때 손가락을 두드려야 합니다. 통증 작업의 경우 참가자는 0-10 수치 등급 척도(NRS)를 사용하여 손가락/손 등의 다른 영역에 적용되는 레이저 자극을 수동적으로 경험하고 평가합니다. 통증 강도와 통증 불쾌감 모두에 대한 평가가 이루어집니다.

두 스캔일(iTBS 및 cTBS)에 기본 MRI 스캔을 획득합니다. 이러한 스캔에는 고해상도 해부학적 스캔, 휴식 상태 스캔, 운동 작업 스캔, 통증 작업 스캔, 대뇌 혈류 영상 및 인터리브 TMS-fMRI 스캔이 포함됩니다.

그런 다음 참가자는 스캐너에서 제거되고 간격이 있는 TBS 세션(요일에 따라 iTBS 또는 cTBS)을 수신하여 2 TBS 프로토콜이 15분 휴식 시간에 적용됩니다. TBS는 휴식 모터 임계값의 90%에서 전달됩니다. 표적이 될 뇌 영역은 베이스라인 스캔에서 발생한 fMRI 운동 작업에서 가장 높은 활동을 보이는 M1 영역입니다. 이러한 방식으로 각 참가자는 뇌 기능에 따라 개별적으로 타겟팅된 TBS를 받게 됩니다.

TBS 후 참가자는 기본 스캔 세션에 설명된 대로 TBS 후 MRI 스캔을 받습니다.

연구 세부 사항:

rTMS 투여: 단일 펄스 TMS를 ​​사용하여 오른쪽 첫 번째 등쪽 골간 또는 외전근 단무지 외전근에 대한 가장 낮은 모터 임계값의 두피 위치를 결정합니다. 휴식 운동 역치(rMT)는 PEST 소프트웨어를 활용한 50% 시험에서 눈에 보이는 근육 수축을 생성하는 최저 전력 설정으로 정의됩니다. 그런 다음 조사관은 40초 동안 cTBS 또는 iTBS(세션에 따라 다름)를 수행한 다음 이전에 설명한 대로 15분 간격으로 수행한 다음 추가로 40초 동안 cTBS 또는 iTBS를 수행합니다. 왼쪽 M1에 대한 개별화된 TBS 대상 위치는 각 참가자의 기능적 운동 작업 MRI 스캔 및 Localite Neuronavigation을 사용하여 결정됩니다. 스캔 1 중에 얻은 기본 구조 스캔도 이 현지화 프로세스에 활용됩니다.

통증 유도 평가 절차: 스캔하는 날, MRI 안전 적외선 다이오드 레이저 자극기를 사용하여 각 지원자에 대해 기준 온감 임계값, 열통증 임계값(HPTpre) 및 임계값 상 자극 강도 및 최대 열 허용 온도(HTTpre)가 결정됩니다. 1.5초, 최대 20°C/s의 가열 램프가 참가자의 손과 손가락(엄지 제외)의 털이 많은 피부에 10-20개 지점(40mm2)에 적용됩니다.

통증 역치는 무작위 계단식 평가 방법을 사용하여 결정됩니다. "1" 등급을 생성하는 데 필요한 평균 레이저 출력은 통증 역치를 설정하는 데 사용됩니다. 강도-효과 관계를 결정하기 위해 펄스는 자극 사이에 최소 30초의 손/손가락 등의 다른 영역에 증가하는 자극 강도로 적용됩니다. 피험자는 각 자극 직후 통증 강도와 불쾌감을 평가하도록 요청받습니다(0~10, NRS).

자극 강도는 300mW 단위로 증가합니다. 강도 증가는 주어진 피험자가 중등도의 통증 강도(10/10, NRS) 수준을 보고할 때까지 계속됩니다. 이 강도는 스캔 연구에서 "역치상"으로 간주됩니다. 11점 수치 평가 척도(0~10, NRS)로 통증을 평가하도록 지원자를 교육하기 위해 레이저 온도는 개별 HPTpre와 HTTpre 사이에서 5초 동안 무작위 피부 온도를 유발하도록 설정됩니다. 30초 간격으로, 지원자들에게 통증을 평가하도록 요청했습니다. rTMS-증강 최면 진통제 또는 최면 진통제 단독(sham rTMS + 최면 진통제) 후 스캔의 경우, 미리 설정된 임계값 및 임계값 상한 레이저 출력에 의해 유발된 열 통증 점수가 각 스캔 후에 평가됩니다. 감소된 통증 등급은 진통 효과 TBS의 강도를 결정할 것입니다. 피험자는 각 스캔 동안 각 자극에 따라 레이저 유발 통증을 평가하도록 요청받습니다.

생리학적 데이터 수집: 스캐닝 절차 전반에 걸쳐 MRI 호환 EKG 리드와 호흡을 모니터링하는 흉부 벨트를 사용하여 말초 자율 생리학을 모니터링합니다. 이를 통해 우리는 호흡 동성 부정맥을 계산할 수 있으며, 이는 미주 신경 긴장도의 좋은 추정치를 제공하며, 이는 차례로 더 나은 심장 건강 및 자기 진정과 관련이 있습니다. EKG 추적에서 MRI 스캐너 아티팩트를 제거하기 위해 동시 fMRI/EEG를 위해 스탠포드에서 개발된 맞춤형 알고리즘이 적용될 것입니다.

뇌 영상 스캔:

1. T1 강조 스캔(고해상도 해부 영상)
2. 휴식 상태 스캔
3. 대담한 모터 태핑 작업 스캔
4. 통증 작업 스캔
5. 동맥 회전 표지 스캔(뇌혈류)
6. 인터리브 TMS-fMRI 스캔