Identificatie van neuroimaging-biomarkers, demografische, persoonlijkheids- en sensorische factoren voor het voorspellen van extreme pijnreacties op verschillende experimentele pijnstimulaties bij gezonde proefpersonen

Achtergrond De neiging om te reageren op schadelijke prikkels varieert sterk van persoon tot persoon en pijnscores van ogenschijnlijk identieke schadelijke prikkels kunnen variëren van "geen pijn" tot "ondragelijke pijn". Beeldvormingsstudies bij gezonde proefpersonen hebben nuttige informatie opgeleverd over de identificatie van de interindividuele variabiliteit in pijnperceptie [2,3,4]. Deze onderzoeken hebben aangetoond dat subjectieve pijnmeldingen nauw verband houden met de mate van neuronale activiteit in verschillende hersengebieden waarvan bekend is dat ze worden geïdentificeerd bij pijnverwerking. Bovendien is er een groeiende belangstelling voor het begrijpen van structurele en functionele mechanismen van interindividuele variabiliteit in reacties op identieke schadelijke stimuli [5,6,7]. Toch wordt de relatie tussen pijnperceptie en verschillende anatomische en functionele connectiviteit binnen hersennetwerken in rusttoestand niet volledig begrepen. Met betrekking tot het anatomische correlaat van pijngevoeligheid, kunnen verschillen in grijze stof neurale processen weerspiegelen die bijdragen aan de constructie en modulatie van pijn bij gezonde individuen. Als zodanig zijn onderzoeken inconsistent met betrekking tot dit onderwerp en tonen ze positieve [7] of omgekeerde verbanden [6] tussen pijngevoeligheid en hersenmorfologie. De inconsistentie met betrekking tot deze kwestie rechtvaardigt verder onderzoek dat de relatie tussen verschillen in pijngevoeligheid en regionale grijze massa kan verhelderen en nieuwe inzichten kan verschaffen in hersenmechanismen die bijdragen aan dat onderwerp. Het begrijpen van hersenmorfologie en connectiviteit binnen specifieke regio's die verband houden met pijnverwerking, kan een betrouwbaar anker vormen voor de individuele verschillen in pijnrespons.

Een veelgebruikte benadering om de hersenmorfologie van MRI-beelden te onderzoeken, is voxel-gebaseerde morfometrie (VBM). VBM-tests voor statistisch significante verschillen in dichtheid van regionale grijze stof (GM) tussen studiegroepen en de veranderingen in de tijd. Diffusion tensor imaging (DTI) is een soort diffusie-gewogen beeldvorming met het voordeel dat het individuele functionele banen in de witte stof (WM) kan oplossen, dus DTI-parameters dienen als indirecte metingen van structurele connectiviteit via de mate van integriteit van WM-kanalen .

2. Doel van de studie Neuroimaging biomarkers, demografische, persoonlijkheids- en sensorische factoren identificeren voor het voorspellen van extreme pijnreacties op verschillende experimentele pijnstimulaties bij gezonde proefpersonen 3. Methoden 3.1 Voorbeeld

De onderzoekspopulatie zal bestaan ​​uit 196 gezonde deelnemers. Van deze patiënten ondergaan 48 patiënten beeldvorming van de hersenen nadat ze aan de volgende inclusie- en exclusiecriteria hebben voldaan:

Onderzoeksopzet Het voorgestelde onderzoek is uitgevoerd in het Pain Research Laboratory van de Universiteit van Haifa (waar psychofysische tests zullen worden uitgevoerd) en beeldvormingstests zullen worden uitgevoerd op de afdeling Imaging van de Rambam Health Care Campus.

Onderwerpen werden geworven via advertenties die op het prikbord van de campus werden verspreid. Respondenten die aan de inclusiecriteria voldeden, werden uitgenodigd om deel te nemen aan het onderzoek. De proef zal worden gehouden in twee onafhankelijke experimentele sessies met een geschatte duur van anderhalf uur voor de psychofysische tests en een half uur voor de neuroimaging-sessie.

Dit onderzoek richt zich alleen op extreme subgroepen. Daarom werden proefpersonen (n=196) in de eerste sessie (die plaatsvond in het pijnlaboratorium) ofwel verdeeld in twee subgroepen op basis van hun tolerantieresultaten voor de Cold Pressor Test (CPT) (subgroep met hoge tolerantie = 180 s vs. tolerantie subgroep ≤20 s). Uit elke subgroep worden 24 proefpersonen willekeurig geselecteerd en krijgen uitleg over de mogelijkheid om deel te nemen aan de hersenscantest. Proefpersonen die besluiten deel te nemen aan de beeldvormingstest, ondergaan deze op de afdeling Beeldvorming van de Rambam Health Care Campus. Proefpersonen krijgen bij aankomst een volledige uitleg over het verloop en tijdstip van de MRI-scan van de hersenen en wordt gevraagd een toestemmingsformulier te ondertekenen. De duur van de MRI-procedure is ongeveer een half uur waarin geen materiaal wordt geïnjecteerd of pijntesten worden uitgevoerd.

Tijdens de test worden verschillende sequenties uitgevoerd; driedimensionale anatomie met hoge resolutie, een andere structurele test voor de definitie van connectiviteit (DTI) en fMRI-testen in rusttoestand (RS) om de activiteit van hersennetwerken te onderzoeken. MRI zal worden uitgevoerd met behulp van een 3-Tesla scanner (GE Discovery MR750). Het protocol bestaat uit (1) een T1-gewogen 3D-magnetisatie-voorbereide rapid gradient echo (MPRAGE) sequentie (176 plakjes; 220 × 220 matrix; TR = 2520 ms; TE = 1,74 ms; 1,0 × 1,0 × 1,0 mm voxels), (2) een echo-planar imaging (EPI) rusttoestandsequentie (34 plakjes; TR = 2010 ms; TE = 30 ms; 64 × 64 matrix; 3,5 × 3,5 × 5 mm voxels 200 volumes lag=4 RTs), (3 ) een diffusie-gewogen beeldvormingssequentie (DTI) (70 plakjes; TR = 4600 ms; TE = 89 ms; 2 × 2 × 2 mm voxels) met behulp van niet-collineaire 64 richtingen en een enkele niet-diffusie gewogen (b = 0 s /mm2) afbeelding. Aan het einde van het onderzoek worden analyses van de gegevens uitgevoerd voor elk individu en voor elke populatie van het onderzoek. Na de MRI-scan wordt proefpersonen gevraagd de depressie-, angst- en stressschalen (DASS) in te vullen: De DASS beoordeelt depressie, angst en stress met elk 7 items (Henry & Crawford, 2005). De DASS-Depressie richt zich op meldingen van een slecht humeur, motivatie en eigenwaarde, DASS-angst op fysiologische opwinding, waargenomen paniek en angst, en DASS-stress op spanning en prikkelbaarheid. De verkorte versie van de Depression Anxiety Stress Scales (DASS-21): Construeer validiteit en normatieve gegevens in een grote niet-klinische steekproef. Het werd gevalideerd in een populatie van meer dan 300 patiënten met chronische pijn en gezonde vrijwilligers en werd in beide populaties valide en betrouwbaar bevonden.