Ustanawianie funkcjonalnych biomarkerów dla rozłożonej stymulacji Theta-Burst

Ogólny projekt badania:

Badacze proponują funkcjonalne badanie MRI 10 zdrowych uczestników rekrutowanych ze społeczności przy użyciu projektu krzyżowego w ciągu dwóch dni. Pierwszego dnia połowa uczestników zostanie losowo przydzielona do grupy iTBS, a połowa do grupy cTBS. Drugiego dnia skanowania zostanie zastosowana alternatywna forma TBS, tak aby wszyscy uczestnicy ukończyli sesje iTBS i cTBS na koniec dwóch dni nauki.

Skanowanie MRI w dniach 1 i 2 będzie identyczne, z wyjątkiem tego, że iTBS zostanie zastosowane jednego dnia, a cTBS drugiego. Czas trwania sesji skanowania MRI będzie wynosił około 120 minut każdego dnia. Sesje skanowania iTBS i cTBS będą oddzielone co najmniej 3 dniami, aby mieć pewność, że efekty skanowania dnia 1 nie zostaną przeniesione na skanowanie dnia 2.

Każdy dzień skanowania będzie składał się z następujących sesji:

1. Sesja przed skanowaniem
2. Skan linii bazowej
3. TBS (indywidualnie kierowane do M1)
4. Skanowanie po TBS

Uczestnicy i pokaz:

Zrekrutowanych zostanie 10 zdrowych osób ze społeczności. Potencjalni uczestnicy zostaną poddani badaniu przesiewowemu za pomocą Kwestionariusza przesiewowego bezpieczeństwa MRI, TASS (Transcranial Magnetic Stimulation Safety Screen) i Mini Mental State Examination (MMSE) w celu wykluczenia odpowiednio osób z przeciwwskazaniami do MRI, TMS lub z zaburzeniami poznawczymi. Kwalifikujący się uczestnicy przedstawią pisemną świadomą zgodę.

Eksperymentalny projekt:

Uczestnicy zostaną poproszeni o powstrzymanie się od przyjmowania jakichkolwiek leków przeciwbólowych przez 24 godziny przed dniami skanowania. Na początku każdego dnia skanowania uczestnicy przejdą najpierw sesję skanowania wstępnego poza skanerem. Podczas tej sesji zostaną uzyskane podstawowe spoczynkowe progi motoryczne i progi bólu dla bodźców laserowych. Uczestnicy będą mieli również możliwość przećwiczenia zadań motorycznych i bólowych, które będą wykonywać w sesjach MRI w tym czasie. W przypadku zadania motorycznego uczestnicy zostaną poproszeni o stuknięcie palcem, gdy zostanie dostarczona wskazówka słowna i/lub słuchowa. W zadaniu dotyczącym bólu uczestnicy biernie doświadczają i oceniają bodźce laserowe stosowane w różnych obszarach grzbietu palców/dłoni za pomocą numerycznej skali oceny (NRS) od 0 do 10. Oceny będą dotyczyć zarówno intensywności bólu, jak i nieprzyjemności bólu.

W obu dniach skanowania (iTBS i cTBS) zostaną wykonane podstawowe skany MRI. Skany te będą obejmować: skan anatomiczny o wysokiej rozdzielczości, skan stanu spoczynku, skan zadania motorycznego, skan zadania bólu, obrazowanie przepływu krwi w mózgu i skan TMS-fMRI z przeplotem.

Następnie uczestnicy zostaną usunięci ze skanera i otrzymają rozłożoną sesję TBS (iTBS lub cTBS w zależności od dnia), podczas której stosowane są 2 protokoły TBS z 15-minutową przerwą pomiędzy nimi. TBS zostanie zastosowane o Stymulacja zostanie dostarczona przy 90% spoczynkowego progu motorycznego. Obszar mózgu, który będzie celem, to region M1 o najwyższej aktywności z zadania motorycznego fMRI, które wystąpiło w skanie podstawowym. W ten sposób każdy uczestnik otrzyma TBS, który jest indywidualnie ukierunkowany na podstawie funkcji jego mózgu.

Po TBS uczestnicy otrzymają następnie skany MRI po TBS, jak opisano w podstawowej sesji skanowania.

Specyfika badania:

Podawanie rTMS: Za pomocą pojedynczego impulsu TMS zostanie określona pozycja najniższego progu ruchowego skóry głowy dla prawego pierwszego międzykostnego mięśnia grzbietowego lub mięśnia odwodziciela krótkiego kciuka. Próg motoryki spoczynkowej (rMT) zostanie określony przez ustawienie najniższej mocy powodujące widoczne skurcze mięśni w 50% prób z wykorzystaniem oprogramowania PEST. Następnie badacze wykonają 40 sekund cTBS lub iTBS (w zależności od sesji), po których nastąpi 15 minut przerwy, a następnie dodatkowe 40 sekund cTBS lub iTBS, jak opisano wcześniej. Zindywidualizowana lokalizacja docelowa TBS dla lewego M1 zostanie określona za pomocą skanu MRI funkcjonalnego zadania motorycznego każdego uczestnika i Neuronawigacji Localite. Podstawowy skan strukturalny uzyskany podczas skanowania 1 zostanie również wykorzystany w tym procesie lokalizacji.

Procedury oceny indukcji bólu: W dniach skanowania dla każdego ochotnika zostanie określony wyjściowy próg odczuwania ciepła, próg ciepła i bólu (HPTpre), nadprogowe natężenia bodźców oraz maksymalna temperatura tolerancji ciepła (HTTpre) przy użyciu laserowego stymulatora diodowego na podczerwień bezpiecznego dla MRI. 1,5 s, wzrost temperatury do 20°C/s zostanie zastosowany do 10-20 miejsc (40 mm2) na owłosionej skórze dłoni i palców (ale nie kciuka) uczestników.

Próg bólu zostanie określony metodą losowej klatki schodowej. Średnia moc lasera niezbędna do uzyskania oceny „1” zostanie wykorzystana do ustalenia progu bólu. Aby określić zależność między intensywnością a efektem, impulsy będą następnie aplikowane ze wzrastającą intensywnością bodźca na różne obszary grzbietu dłoni/palców z co najmniej 30-sekundowymi przerwami między bodźcami. Badani zostaną poproszeni o ocenę intensywności bólu i nieprzyjemności bezpośrednio po każdym bodźcu (od 0 do 10, NRS).

Intensywność bodźca będzie zwiększana w krokach co 300 mW. Zwiększanie intensywności będzie kontynuowane do momentu, gdy dany pacjent zgłosi poziom umiarkowanego natężenia bólu (5 na 10, NRS). Intensywność ta zostanie uznana za „nadprogową” w badaniach skanowania. Aby przeszkolić ochotników w ocenie bólu za pomocą 11-punktowej numerycznej skali oceny (od 0 do 10, NRS), temperatura lasera zostanie następnie ustawiona tak, aby wywołać losowe temperatury skóry przez 5 s między poszczególnymi HPTpre i HTTpre oddzielonymi przez 30-sekundowych odstępach, a ochotników poproszono o ocenę bólu. W przypadku skanów po analgezji nasennej wspomaganej rTMS lub samej analgezji nasennej (pozorowana rTMS + analgezja nasenna), po każdym skanowaniu oceniane będą oceny bólu cieplnego wywołane przez wcześniej ustalony próg i nadprogowe moce lasera. Zmniejszone oceny bólu określą siłę jakiegokolwiek efektu przeciwbólowego TBS. Pacjenci zostaną poproszeni o ocenę bólu wywołanego laserem po każdym bodźcu podczas każdego skanu.

Akwizycja danych fizjologicznych: Podczas procedury skanowania będziemy monitorować obwodową fizjologię autonomiczną za pomocą odprowadzeń EKG zgodnych z MRI i pasa piersiowego, który monitoruje oddychanie. To pozwoli nam obliczyć arytmię oddechową zatok, co zapewnia dobre oszacowanie napięcia nerwu błędnego, co z kolei wiąże się z lepszym zdrowiem serca i samouspokojeniem. Zastosowane zostaną dostosowane algorytmy opracowane tutaj w Stanford do jednoczesnego fMRI/EEG w celu usunięcia artefaktów skanera MRI z zapisu EKG.

Skany obrazowania mózgu:

1. Skan T1-zależny (obraz anatomiczny w wysokiej rozdzielczości)
2. Skanowanie w stanie spoczynku
3. Skanowanie zadania stukania motorycznego BOLD
4. Skan zadania bólu
5. Skan znakowania wirowania tętniczego (mózgowy przepływ krwi)
6. Przeplatany skan TMS-fMRI