Vaststelling van functionele biomarkers voor gespreide theta-burst-stimulatie

Algehele onderzoeksopzet:

De onderzoekers stellen een functionele MRI-studie voor van 10 gezonde deelnemers die uit de gemeenschap zijn gerekruteerd met behulp van een cross-over-ontwerp gedurende twee dagen. Op dag 1 wordt de helft van de deelnemers gerandomiseerd om iTBS te krijgen en de andere helft krijgt cTBS. Op scandag 2 wordt de alternatieve vorm van TBS toegepast zodat alle deelnemers aan het einde van de twee studiedagen iTBS- en cTBS-sessies hebben afgerond.

MRI-scandag 1 en 2 zijn identiek, behalve dat op de ene dag iTBS wordt toegepast en op de andere dag cTBS. De duur van de MRI-scansessie is ongeveer 120 minuten per dag. De iTBS- en cTBS-scansessies worden minimaal 3 dagen van elkaar gescheiden om ervoor te zorgen dat de effecten van scandag 1 niet worden overgedragen naar scandag 2.

Elke scandag bestaat uit de volgende sessies:

1. Pre-scan sessie
2. Basislijn scan
3. TBS (individueel gericht op M1)
4. Post-TBS-scan

Deelnemers en screening:

Er zullen 10 gezonde individuen uit de gemeenschap worden aangeworven. Potentiële deelnemers worden gescreend met behulp van de MRI Safety Screening Questionnaire, het Transcranial Magnetic Stimulation Adult Safety Screen (TASS) en het Mini Mental State Examination (MMSE) om personen met respectievelijk contra-indicaties voor MRI, TMS of met cognitieve stoornissen uit te sluiten. In aanmerking komende deelnemers zullen schriftelijke geïnformeerde toestemming geven.

Experimenteel ontwerp:

Deelnemers wordt gevraagd om gedurende 24 uur voorafgaand aan de scandagen geen pijnstillende medicatie in te nemen. Aan het begin van elke scandag ondergaan de deelnemers eerst een pre-scansessie buiten de scanner. In deze sessie worden basale motorische rustdrempels en pijndrempels voor laserstimuli verkregen. Gedurende deze tijd krijgen de deelnemers ook de gelegenheid om de motorische en pijntaken te oefenen die ze in de MRI-sessies zullen uitvoeren. Voor de motorische taak zullen de deelnemers gevraagd worden om met hun vinger te tikken wanneer er een verbale en/of auditieve cue wordt gegeven. Voor de pijntaak zullen deelnemers passief laserstimuli ervaren en beoordelen die worden toegepast op verschillende delen van de dorsum van hun vingers/handen met behulp van een 0-10 numerieke beoordelingsschaal (NRS). Er zullen beoordelingen worden gemaakt voor zowel pijnintensiteit als pijnonaangenaamheid.

Op beide scandagen (iTBS en cTBS) worden baseline MRI-scans gemaakt. Deze scans omvatten het volgende: een anatomische scan met hoge resolutie, een scan in rusttoestand, een motorische taakscan, een pijntaakscan, beeldvorming van de cerebrale bloedstroom en een interleaved TMS-fMRI-scan.

Deelnemers worden dan uit de scanner gehaald en krijgen een TBS-sessie met tussenruimten (iTBS of cTBS afhankelijk van de dag) waarbij 2 TBS-protocollen worden toegepast met een pauze van 15 minuten ertussen. TBS wordt toegepast bij 90% van de rustmotorische drempel. Het hersengebied dat het doelwit zal zijn, is het M1-gebied met de hoogste activiteit van de fMRI-motorische taak die plaatsvond in de basislijnscan. Op deze manier krijgt elke deelnemer TBS die individueel gericht is op basis van zijn hersenfunctie.

Na TBS ontvangen deelnemers hun post-TBS MRI-scans zoals beschreven in de baseline scansessie.

Studie bijzonderheden:

rTMS-toediening: met TMS met enkele puls wordt de hoofdhuidpositie van de laagste motordrempel voor de rechter eerste dorsale interossale of abductor pollicis brevis-spieren bepaald. Resting motor threshold (rMT) wordt bepaald door de laagste vermogensinstelling die een zichtbare spiercontractie produceert in 50% proeven met behulp van PEST-software. De onderzoekers voeren dan 40 seconden cTBS of iTBS uit (afhankelijk van de sessie), gevolgd door 15 minuten pauze, en daarna nog eens 40 seconden cTBS of iTBS zoals eerder beschreven. De geïndividualiseerde TBS-doellocatie voor de linker M1 zal worden bepaald door gebruik te maken van de functionele motorische taak MRI-scan van elke deelnemer en Localite Neuronavigatie. De baseline structurele scan verkregen tijdens scan 1 zal ook worden gebruikt voor dit lokalisatieproces.

Beoordelingsprocedures voor pijninductie: op de scandagen worden voor elke vrijwilliger de baseline-warmtesensatiedrempel, de hitte-pijndrempel (HPTpre) en suprathreshold-stimulusintensiteiten en de maximale warmtetolerantietemperatuur (HTTpre) bepaald met behulp van een MRI-veilige infrarooddiodelaserstimulator. Op 10-20 plekken (40 mm2) op de behaarde huid van de hand en vingers (maar niet de duim) van de deelnemers wordt een verwarmingshelling van 1,5 s tot 20 °C/s toegepast.

De pijndrempel wordt bepaald met behulp van een beoordelingsmethode met een willekeurige trap. Het gemiddelde laservermogen dat nodig is om een ​​beoordeling van "1" te produceren, wordt gebruikt om de pijndrempel vast te stellen. Om een ​​relatie tussen intensiteit en effect te bepalen, worden vervolgens pulsen met toenemende stimulusintensiteit toegepast op verschillende gebieden van de dorsale zijde van de hand/vingers met ten minste 30 seconden tussen de stimuli. Proefpersonen wordt gevraagd om de pijnintensiteit en onaangenaamheid onmiddellijk na elke stimulus te beoordelen (0 tot 10, NRS).

Stimulusintensiteiten worden verhoogd in stappen van 300 mW. Intensiteitsverhogingen zullen worden voortgezet totdat een bepaald onderwerp een niveau van matige pijnintensiteit meldt (5 van de 10, NRS). Deze intensiteit zal worden beschouwd als "supradrempel" voor de scanonderzoeken. Om vrijwilligers te trainen in het beoordelen van hun pijn met een 11-punts numerieke beoordelingsschaal (0 tot 10, NRS), wordt de temperatuur van de laser ingesteld om gedurende 5 seconden willekeurige huidtemperaturen op te roepen tussen de individuele HPTpre en HTTpre gescheiden door Intervallen van 30 seconden en de vrijwilligers werd gevraagd hun pijn te beoordelen. Voor scans na rTMS-augmented hypnotische analgesie of alleen hypnotische analgesie (sham rTMS + hypnotische analgesie), worden hittepijnscores opgewekt door de vooraf vastgestelde drempel en suprathreshold laservermogens beoordeeld na elke scan. Verminderde pijnscores bepalen de sterkte van elk analgetisch effect TBS. Proefpersonen wordt gevraagd om hun door laser opgewekte pijn te beoordelen na elke stimulus tijdens elke scan.

Fysiologische data-acquisitie: Tijdens de scanprocedure bewaken we de perifere autonome fysiologie met behulp van MRI-compatibele ECG-leads en een borstriem die de ademhaling bewaakt. Dit stelt ons in staat om respiratoire sinusaritmie te berekenen, wat een goede schatting geeft van de vagale tonus, die op zijn beurt wordt geassocieerd met een betere hartgezondheid en zelfverzachting. Aangepaste algoritmen die hier op Stanford zijn ontwikkeld voor gelijktijdige fMRI/EEG om MRI-scannerartefacten uit de ECG-tracering te verwijderen, zullen worden toegepast.

Hersenbeeldvormingsscans:

1. T1-gewogen scan (anatomisch beeld met hoge resolutie)
2. Scan in rusttoestand
3. VETTE scan van motortikkende taken
4. Pijn taak scan
5. Arteriële spin labeling scan (cerebrale bloedstroom)
6. Interleaved TMS-fMRI-scan