Wzorce aktywacji mózgowej do nieszkodliwych i szkodliwych stymulacji cieplnej w bólu neuropatycznym

Wielu pacjentów z bólem neuropatycznym wykazuje hiperalgezję i allodynię. W różnych zespołach bólowych ból neuropatyczny należy do najtrudniejszych do leczenia. Dotychczasowe badania wykazały, że rozwój hiperalgezji wtórnej wynika z nieprawidłowego przetwarzania bodźców nocyceptorowych po urazach obwodowego układu nerwowego. Jednak modulujący wpływ na przetwarzanie bólu w mózgu przez mechanizmy obwodowe pozostaje nieuchwytny i tylko nieliczne badania badają ten problem.

Dowody sugerują, że uszkodzenia szlaku rdzeniowo-wzgórzowo-korowego mogą być konieczne do rozwoju bólu ośrodkowego, co wskazuje na pośrednie zmiany pobudliwości z powodu zmian w systemach modulujących ból. Wcześniejsze badania anatomiczne, fizjologiczne i dotyczące uszkodzeń ujawniły rozległą sieć korową związaną z czuciowymi, poznawczymi i afektywnymi aspektami bólu, w tym pierwotną korę somatosensoryczną, wtórną korę somatosensoryczną, korę wyspową i przednią korę zakrętu obręczy. Co więcej, ostatnie badanie wykazało, że ból neuropatyczny może wpływać na organizację mózgu. Dlatego intrygujące byłoby wiedzieć, czy i jak mózg przetwarza ból u pacjentów z bólem neuropatycznym.

Stawiamy hipotezę, że ból neuropatyczny wywołany przez neuropatię obwodową skutkuje nadpobudliwością macierzy bólu (tj. sensytyzacja ośrodkowa) z powodu zmian w systemach modulujących ból. Pacjenci z neuropatią obwodową i zdrowi ochotnicy będą rekrutowani do tego badania. Neuropatię obwodową definiuje się na podstawie objawów neuropatycznych. W przypadku zdrowych ochotników historia kliniczna zostanie oceniona za pomocą kwestionariuszy i badań neurologicznych w celu wykluczenia jakichkolwiek zaburzeń neuropsychiatrycznych lub stanów bólowych.

Aby ocenić nasilenie różnych objawów neuropatycznych, pacjenci z bólem neuropatycznym wypełniają Inwentarz objawów bólu neuropatycznego (NPSI). Każdy pacjent zostanie poddany szczegółowemu badaniu sensorycznemu w celu oceny integralności włókien czuciowych o małej i dużej średnicy. Aby zmierzyć progi czucia termicznego i wibracyjnego, przeprowadzimy ilościowe testy sensoryczne (QST) metodą poziomu przy użyciu Thermal Sensory Analyzer i Vibratory Sensory Analyzer (Medoc Advanced Medical System, Minneapolis, MN, USA) zgodnie z ustalonym protokołem. Progi termiczne będą rejestrowane na palcu, a progi wibracyjne na kostce bocznej. Wartości te zostaną porównane z wartościami normatywnymi dla wieku, które zostały wcześniej udokumentowane.

Funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI) zostanie wykonany na aparacie 3-T MR (Trio; Siemens, Erlangen, Niemcy). Uzyskany zostanie skan T1-zależny o wysokiej rozdzielczości całego mózgu w orientacji osiowej, aby dostarczyć informacji anatomicznych dla nałożonych map aktywacji funkcjonalnej. Do akwizycji danych funkcjonalnych zostanie wykorzystane Echo Planar Imaging.

Będziemy używać stymulatora CHEP (Medoc Ltd, Ramat Yishai, Izrael) do dostarczania stymulacji termicznej. Termoda o średnicy 27 mm składa się z folii grzewczej (Minco Products, Inc., Minneapolis, MN), która jest pokryta termoprzewodzącym tworzywem sztucznym. Temperatury bodźców podane w tym raporcie będą odnosić się do temperatury folii termicznej. Chłodzenie rozpocznie się natychmiast po osiągnięciu wcześniej ustawionej temperatury docelowej. Indywidualny próg bólu cieplnego (HPT) zostanie zmierzony przed skanowaniem fMRI. Szkodliwe ciepło i nieszkodliwe ciepło zostanie zastosowane w dystalnej części nogi, grzbiecie stopy lub przedramieniu. Termoda pozostanie w tym samym miejscu podczas każdego bloku funkcjonalnych skanów MRI. Przed rejestracją CHEP zostanie zastosowanych kilka testów wstępnych w celu wyeliminowania efektów oczekiwań. Aby uniknąć sensytyzacji i desensytyzacji, bodźce o niskiej intensywności będą poprzedzać bodźce o wysokiej intensywności w każdym bloku.

Każda sesja obrazowania będzie się składać z jednego skanu anatomicznego o wysokiej rozdzielczości i trzech przebiegów skanowania funkcjonalnego, z 5-minutową przerwą między sesjami. Podczas skanowania stymulator CHEP zaaplikuje pięć bodźców termicznych na prawą grzbietową stopę. Aby uniknąć uczulenia, przyzwyczajenia i uszkodzenia tkanek, temperatura stymulacji będzie stosowana w sposób losowy, a miejsce stymulacji będzie nieznacznie zmieniane po każdym bodźcu. Po 12-sekundowej stymulacji temperatura będzie spadać, z kolejną 36-sekundową przerwą między bodźcami. Po każdej sesji fMRI badani będą proszeni o ocenę intensywności i nieprzyjemności otrzymanego bodźca bólowego. Średnie wartości oceny zostaną wskazane po skanowaniu na sterowanej komputerowo wizualnej skali analogowej (VAS) w zakresie od 0 do 10 (0, brak czucia; 1, lekkie intensywne; 2, nieszkodliwe ciepło; 3, nieszkodliwe ciepło; 4, lekki ból ; 5, ból łagodny; 7, ból średnio-silny; 9, ból silny; 10, ból nie do zniesienia), a intensywność i nieprzyjemność odczuwanego bólu zostaną ocenione za pomocą Skróconego Kwestionariusza Bólu McGilla (SFMPQ).

Wszystkie dane będą przetwarzane przy użyciu oprogramowania Statistical Parametric Mapping (SPM2, Wellcome Department of Cognitive Neurology, London UK). Serie danych fMRI zostaną ponownie wyrównane i ponownie podzielone z interpolacją sinc w celu skorygowania artefaktów ruchu. Skany z nagłymi ruchami głowy większymi niż 2 mm zostaną pominięte. Aby umożliwić analizę międzyosobniczą, dane czynnościowe zostaną współrejestrowane ze skanem anatomicznym i przekształcone w przestrzeń referencyjną zgodnie z szablonem MNI SPM2 poprzez normalizację przy użyciu interpolacji sinc. Ten szablon został określony na podstawie 305 skanów MRI zdrowych osób w Instytucie Neurologicznym w Montrealu. Ponownie próbkowana objętość woksela znormalizowanych obrazów wynosi 2 x 2 x 2 mm. Następnie dane zostaną wygładzone za pomocą izotropowego jądra Gaussa o pełnej szerokości 8 mm w połowie maksimum, aby zredukować szum o wysokiej częstotliwości i uwzględnić odchylenia anatomiczne. Efekty specyficzne dla stanu zostaną oszacowane za pomocą ogólnego modelu liniowego przy użyciu podejścia wagonowego połączonego z funkcją odpowiedzi hemodynamicznej. Filtrowanie górnoprzepustowe usuwa szumy o niskiej częstotliwości, a filtrowanie dolnoprzepustowe uwzględnia seryjne autokorelacje danych.

Przeanalizujemy dane indywidualnie (osobnik na podmiot) i między podmiotami (analiza grupowa) przy użyciu wariancji między podmiotami (analiza efektu losowego). Obliczymy różne kontrasty między reakcjami mózgowymi podczas nieszkodliwej i szkodliwej stymulacji cieplnej. Dane z każdej stymulacji zostaną zebrane w celu przeprowadzenia grupowych porównań statystycznych. Mapa aktywacji grupowej zostanie skonstruowana poprzez wykonanie analizy koniunkcji w celu zmierzenia przestrzennego nakładania się aktywacji pomiędzy podmiotami. Ze względu na ograniczoną liczbę eksperymentów reprezentujących analizę modelu z efektami stałymi zostanie wygenerowana pojedyncza macierz projektu, obejmująca 3 sesje wszystkich przedmiotów. Statystyczne mapy parametryczne zostaną wygenerowane jako kontrasty t i skorygowane dla wielokrotnych porównań zgodnie z teorią pola losowego z P <0,05. Próg dla map Z wynosi 3,09 (P <0,001) dla indywidualnej analizy podmiotowej. Istotne klastry muszą wykazywać minimalną objętość rozszerzenia wynoszącą 10 wokseli. Do analizy grupowej mapy parametryczne zostaną skonstruowane przy użyciu tego samego kontrastu i zasięgu przestrzennego, ale użyjemy skorygowanego progu P <0, 05.