Prosjektavlastning: Utvikle hjernestimulering som en behandling for kronisk smerte

Effektiv kontroll av kroniske smerter er en topp prioritet i USA, ettersom omtrent 10 % av voksne har alvorlige kroniske smerter – de fleste er kroniske ryggsmerter (CLBP). Men til tross for fremskritt innen nevrovitenskap de siste 20 årene, behandles kronisk smerte i stor grad med opiatnarkotika, mye som ble gjort i borgerkrigen. I tillegg til deres høye misbruksansvar og avhengighetspotensial, erklærer bare 30-40 % av kroniske smertepasienter at de får tilfredsstillende (>50 %) lindring av smertene gjennom farmakologisk behandling. Hos disse pasientene er en vanlig klinisk praksis å eskalere dosen av opiater etter hvert som toleranse utvikler seg - noe som dessverre har bidratt til eskalering av overdosedødsfall på opiat, en gjenoppblomstring av intravenøs heroinbruk og 55 milliarder dollar i samfunnskostnader. Følgelig er det et kritisk behov for nye behandlinger som kan behandle smerte og redusere avhengigheten av opiater hos personer med kroniske smerter.

Målet med dette forslaget er å evaluere 2 nye ikke-invasive hjernestimuleringsstrategier for å dempe smerte og hjernens respons på smerte hos CLBP-pasienter som for tiden tar kroniske opiater, eller som søker en alternativ behandling for smerte. Transkraniell magnetisk stimulering (TMS), kan indusere langsiktig potensering (LTP-lignende) og langsiktig depresjon (LTD-lignende) effekter på hjerneaktivitet på en frekvensavhengig måte. Vår gruppe har tidligere vist at LTP-lignende TMS til den dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC, en node i Executive Control Network (ECN)) kan redusere opplevd smerte og tilsvarende blodoksygennivåavhengig (BOLD) signal i "Pain Network". The Pain Network er en utvidelse av Salience Network (SN; insula, dorsal anterior cingulate) som inkluderer thalamus og somatosensorisk cortex. De smertestillende effektene av DLPFC TMS kan blokkeres av nalokson - noe som tyder på at de smertestillende effektene av LTP-lignende DLPFC TMS er opiatmediert. I tillegg fører DLPFC TMS levert postoperativt til mindre pasientadministrert morfinbruk (PCA-pumpe) på sykehuset og mindre opiatbruk i poliklinisk setting. Disse dataene tyder alle på at LTP-lignende DLPFC TMS er en lovende kandidat for smertebehandling.

En alternativ strategi er å bruke LTD-lignende stimulering til den mediale prefrontale cortex (LTD-lignende mPFC rTMS. Denne strategien er basert på vår forståelse av funksjonell nevral arkitektur, der SN moduleres av 2 andre kjernenettverk: det utøvende kontrollnettverket (ECN) og standardmodusnettverket (DMN). Som nevnt ovenfor er det mulig å dempe aktivitet i SN gjennom LTP-lignende TMS til DLPFC, en node i ECN. Det er også mulig å dempe SN gjennom LTD-lignende TMS til den ventrale mediale prefrontale cortex (en node i DMN). Den foreslåtte studien vil være den første som bruker en randomisert, dobbeltblind, sham-kontrollert design for å parametrisk evaluere de langsgående effektene av 16 dagers rTMS til MC eller MPFC på selvrapportert smerte og hjernens respons på smerte. Dette vil bli gjort i en gruppe pasienter rekruttert fra samfunnet samt WFBH-klinikker med kroniske korsryggsmerter som ikke har vært i stand til å finne tilstrekkelig smertelindring, enten de bruker reseptbelagte opiater i 3 eller flere måneder. Deltakerne vil bli randomisert til å motta rTMS til MC, MPFC eller sham (50 % på hvert sted), ved å bruke en latinsk kvadratisk randomisering. Hviletilstandstilkobling vil bli samlet inn 3 ganger: før 1. dag av TMS, etter 12. dag av TMS, og før 16. dag av TMS (siste dag administrert).

Mål 1. Evaluere MC rTMS som et verktøy for å dempe smerte og engasjementet til smertenettverket. Hypotese 1: MC TMS vil dempe baseline-hjerneresponsen på smerte (Pain Network-aktivitet) og øke aktiviteten i ECN når pasienten får instruksjoner om å 'kontrollere' smerten.

Mål 2. Evaluer MPFC rTMS som et verktøy for å dempe smerte og engasjementet til Pain Network. Hypotese 1: MPFC TMS vil også dempe baseline-hjerneresponsen på smerte (Pain Network-aktivitet), men vil ikke påvirke ECN eller SN når pasienten får instruksjoner om å "kontrollere" smerten.

(Utforskende mål): Utforskeren vil evaluere om det er hastighetsavhengige effekter mellom baseline SN-tilkobling med ECN og DMN og effekten av hver TMS-strategi på subjektiv smerte. Data vil bli analysert ved bruk av multivariat mønsteranalyse (MVPA). Mens de primære resultatene vil være magnetisk resonanstomografi (MRI) besøk 1 versus besøk 2, vil etterforskeren også undersøke den relative "holdbarheten" av effektene på smerte ved å sammenligne MR-dataene på slutten av alle TMS-besøk mellom og innenfor grupper med faktor analyse.

Den relative effekten av disse strategiene vil direkte oversettes til utviklingen av en stor klinisk studie som undersøker rTMS som et innovativt, nytt behandlingsalternativ for smerte hos pasienter med CLBP.