Badanie modulacji bólu za pomocą TMS i powtarzającego się kondycjonowania bólu u zdrowych osób

Tło:

Ból i jego brzemię

Ból jest powszechnym i złożonym stanem zdrowia, który znacząco wpływa na jednostki, rodziny i społeczeństwo jako całość (Goldberg i McGee, 2011). Spośród 39,4 miliona dorosłych doświadczających bólu przez większość dnia i utrzymującego się przez ponad trzy miesiące, prawie dwie trzecie określa go jako „stale obecny”, a ponad połowa jako „nie do zniesienia i rozdzierający” (Kennedy i in., 2014). Ból można podzielić na typy fizjologiczne i patologiczne (Fong i Schug, 2014). Ból nocyceptywny i zapalny to reakcje fizjologiczne, które pełnią funkcje ochronne i adaptacyjne, natomiast ból patologiczny uznawany jest za nieochronny i powodujący dezadaptację (Fong i Schug, 2014).

Centralne mechanizmy modulacji bólu

(Kosek i Ordeberg, 2000)(Nir i Yarnitsky, 2015)(Cruz-Almeida i Fillingim, 2014.)(Kosek & Ordeberg, 2000)(Nir i Yarnitsky, 2015)(Cruz-Almeida i Fillingim, 2014.)(Kosek i Ordeberg, 2000) (Nir i Yarnitsky, 2015) (Cruz-Almeida i Fillingim, 2014.) Oparte na laboratorium ilościowe testy sensoryczne (QST) oceniają funkcje sensoryczne za pomocą metod psychofizycznych, wyszukując elementy układu nerwowego, które wykazują utratę lub wzmocnienie funkcji sensorycznych przyczyniających się do bólu (Cruz-Almeida i Fillingim, 2014.). Paradygmat warunkowej modulacji bólu (CPM) to dynamiczna miara QST procesu hamowania bólu, w którym wrażliwość na ból w jednym obszarze zmniejsza się w odpowiedzi na zdalnie zastosowany bodziec bólowy (Pud i in., 2009; Yarnitsky, 2010) i jest stosowany do ocenić zdolność danej osoby do endogennego hamowania bólu (Ibancos-Losada i in., 2020a). CPM może być cennym narzędziem w kierowaniu mechanistycznym podejściem do leczenia bolesnych schorzeń (Cruz-Almeida i Fillingim, 2014). Na przykład osoby z bolesną neuropatią cukrzycową i słabo funkcjonującym CPM wykazują silniejsze działanie przeciwbólowe po podaniu duloksetyny – leku, który nasila warunkowaną modulację bólu (Damien i in., 2018). Dodatkowo identyfikacja i leczenie źródła bólu wiąże się z pozytywnymi zmianami w CPM (Damien i in., 2018). Zdrowe osoby wykazują większą skuteczność CPM w porównaniu z osobami odczuwającymi ból (Nir i Yarnitsky, 2015), a systematyczny przegląd dorosłych z przewlekłym bólem wykazał, że skuteczność CPM poprawia się po zmniejszeniu bólu klinicznego (Goubert i in., 2015). Na przykład całkowita alloplastyka stawu biodrowego stosowana w leczeniu bolesnej choroby zwyrodnieniowej stawów zmniejsza ból stawów i poprawia pooperacyjną CPM (Kosek i Ordeberg, 2000). Łącznie badania te sugerują, że test CPM może potencjalnie przewidywać ryzyko i wyniki leczenia bólu przewlekłego (Nir i in., 2011; Yarnitsky, 2010), dlatego też CPM można uznać za niezbędny moderator i mediator leczenia.

Aktywację mechanizmów ośrodkowych, w szczególności endogennych układów hamujących, proponuje się jako podstawowy proces leżący u podstaw różnych interwencji w leczeniu bólu. Zstępujące układy hamujące ból, które są częścią mechanizmów ośrodkowych, odgrywają kluczową rolę w pośredniczeniu w działaniu przeciwbólowym takich interwencji, jak terapia manualna (Vicenzino, 1998). Terapia manualna stymuluje neurony doprowadzające, które aktywują zstępujące ścieżki ośrodkowego układu nerwowego w celu zahamowania bólu (Pickar, 2002; Souvlis, Vicenzino i Wright, 2004). Warunkowa modulacja bólu (CPM) ma podobny mechanizm, hamując ból poprzez zstępujące szlaki modulacji (Gil-Ugidos i in., 2024; Ibancos-Losada i in., 2020b). Ciągła stymulacja tych centralnych mechanizmów poprzez CPM może potencjalnie zmienić przetwarzanie bólu i zwiększyć jego hamowanie.

Rola przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS) w hamowaniu bólu

TMS to nieinwazyjna technika neurofizjologiczna, która wykorzystuje pola magnetyczne do modulowania i pomiaru aktywności mózgu (Sun i in., 2023). Jest to szczególnie cenne w badaniu mechanizmów hamowania bólu i zrozumieniu przetwarzania bodźców bólowych przez mózg. TMS mierzy pobudliwość kory mózgowej, dostarczając impulsy magnetyczne do określonych obszarów mózgu i rejestrując motoryczne potencjały wywołane (Ortega-Robles i in., 2023). Technika ta jest coraz częściej wykorzystywana do badania mechanizmów neuronalnych zaangażowanych w percepcję i hamowanie bólu, zwłaszcza w stanach, w których procesy te mogą zostać zakłócone, jak np. w przypadku przewlekłych schorzeń bólowych (Chowdhury i in., 2023; Simis i in., 2021). Działając na regiony takie jak pierwotna kora ruchowa lub kora przedczołowa, TMS pomaga badaczom zbadać rolę szlaków pobudzających i hamujących w tłumieniu lub łagodzeniu bólu (Chowdhury i in., 2023).

TMS i warunkowana modulacja bólu (CPM)

TMS wykorzystuje się do oceny naturalnej zdolności mózgu do hamowania bólu (Klein i in., 2015) za pomocą paradygmatów CPM. W badaniach tych TMS wykorzystuje się do oceny, jak skutecznie mózg danej osoby może hamować ból po wprowadzeniu dodatkowego, często bolesnego bodźca (Pu i in., 1998). Uważa się, że osoby z niższą pobudliwością korową w odpowiedzi na szkodliwe bodźce wykazują silniejsze endogenne hamowanie bólu, podczas gdy osoby z wyższą pobudliwością korową mogą mieć upośledzone mechanizmy hamowania bólu (Granovsky i in., 2019; Lefaucheur i in., 2006).

Integracja TMS i CPM w badaniach nad bólem

W tym badaniu zastosujemy CPM zarówno jako narzędzie oceny, jak i metodę interwencji. Połączenie TMS i CPM zapewnia kompleksowe podejście do zrozumienia czynników neurofizjologicznych i psychospołecznych wpływających na modulację bólu. TMS umożliwia bezpośrednie pomiary pobudliwości kory mózgowej, podczas gdy CPM ocenia zdolność pacjenta do modulowania bólu poprzez szlaki endogenne. W ramach interwencji CPM zostanie wykorzystana do potencjalnego modulowania reakcji układu nerwowego. Podejście to ma na celu wzmocnienie mechanizmów hamujących ból poprzez wielokrotną ekspozycję na kontrolowane bodźce bólowe, co może prowadzić do adaptacyjnych zmian neuroplastycznych. Badając jednocześnie pobudliwość kory mózgowej za pomocą TMS i endogenną modulację bólu za pomocą CPM, naszym celem jest nakreślenie złożonej zależności między centralnymi i obwodowymi mechanizmami leżącymi u podstaw przetwarzania bólu.

Luki badawcze i przyszłe kierunki

Badania wykazały zmiany w pobudliwości kory mózgowej związane z doświadczeniami bólowymi, skupiając się głównie na chronicznych stanach bólowych. Jednakże istnieje niewiele badań oceniających pobudliwość korową w kontekście eksperymentalnych reakcji na ból i modyfikacji w ośrodkowych mechanizmach przetwarzania bólu. Co więcej, chociaż czynniki psychologiczne, takie jak katastrofizowanie i nadmierna czujność, są powiązane z wrażliwością na ból (Edwards i in., 2001; Campbell i in., 2005), rola konstruktów społeczno-kulturowych, takich jak tożsamość etniczna, optymizm, odporność, odczuwany stres, marginalizacja , a ich związek z hamowaniem bólu i pobudliwością korową poprzez ciągłą stymulację mechanizmów centralnych pozostaje niedostatecznie zbadany.

Cele szczegółowe:

Cel 1: Zbadanie wpływu powtarzanej ekspozycji na CPM na pobudliwość korową. Hipoteza 1: Powtarzająca się ekspozycja na CPM będzie powiązana ze zmianami pobudliwości korowej.

Cel 2: Zbadanie pośredniego wpływu czynników społeczno-kulturowych na związek pomiędzy powtarzającą się ekspozycją na CPM a pobudliwością korową.

Hipoteza 2: Czynniki społeczno-kulturowe będą pośredniczyć w związku między wielokrotną ekspozycją na CPM a pobudliwością korową, wpływając na stopień zmian pobudliwości korowej.

Cel 3: Zbadanie mediacyjnego wpływu czynników społeczno-kulturowych na związek pomiędzy wielokrotną ekspozycją na CPM a wrażliwością na ból.

Hipoteza 3: Czynniki społeczno-kulturowe będą pośredniczyć w związku między wielokrotną ekspozycją na CPM a percepcją bólu.

Wpływ i znaczenie

To badanie mechanizmów hamowania bólu może znacząco pogłębić naszą wiedzę na temat patofizjologii bólu przewlekłego i zidentyfikować nowe cele terapeutyczne. Wyjaśniając procesy neurobiologiczne leżące u podstaw percepcji i modulacji bólu, badanie to odpowiada na kluczowe pytania kliniczne dotyczące zmian w pobudliwości kory mózgowej i wpływu czynników psychospołecznych na percepcję bólu po treningu układu nerwowego. Podstawowa innowacja tej propozycji polega na kompleksowej ocenie ośrodkowych mechanizmów bólu poprzez przezczaszkową stymulację magnetyczną (TMS) w połączeniu z ciągłą stymulacją poprzez warunkowaną modulację bólu (CPM). Podejście to, w połączeniu z oceną konstrukcji społeczno-kulturowych, takich jak tożsamość etniczna, optymizm, odporność i marginalizacja wśród populacji latynoskiej i nie-Latynoskiej, oferuje wyjątkową perspektywę leczenia bólu.

Wypełniając lukę między mechanizmami neurofizjologicznymi a wpływami społeczno-kulturowymi na ból, badanie to może znacząco wpłynąć zarówno na nasze teoretyczne rozumienie bólu przewlekłego, jak i praktykę kliniczną w leczeniu bólu. Uzyskane spostrzeżenia mogą pomóc w opracowaniu bardziej ukierunkowanych i skutecznych interwencji, ostatecznie poprawiając jakość życia osób cierpiących na ból przewlekły.

Plan badań:

Badanie objęte niniejszym wnioskiem będzie opierać się na danych psychofizycznych i kwestionariuszach samodzielnie wypełnianych, przy użyciu metod zatwierdzonych przez Instytucjonalną Komisję Rewizyjną Uniwersytetu Teksasu w El Paso. W tym prospektywnym badaniu eksperymentalnym biorą udział zdrowi uczestnicy, którzy zostaną poddani ocenie wyjściowej, obejmującej kwestionariusze psychologiczne i podejście psychofizyczne do pomiaru indywidualnej wrażliwości, endogennej modulacji bólu i przezczaszkowej stymulacji magnetycznej. Natychmiast po okresie interwencji uczestnicy zostaną poddani ponownej ocenie. Wszystkie oceny zostaną przeprowadzone przez osobę oceniającą, która nie będzie ślepa na dane dotyczące pomiarów psychologicznych i przydział do grup.

Uczestnicy:

Siedemdziesiąt osób zostanie zrekrutowanych na podstawie ulotek rozwieszonych przez IRB na terenie kampusu Uniwersytetu Teksasu w El Paso i społeczności El Paso.

Kryteria włączenia: a) bezbolesne; b) w wieku 18-75 lat. Kryteria wykluczenia: Uczestnicy nie zostaną wykluczeni ze względu na rasę lub płeć, ale zostaną wykluczeni, jeśli spełnią którykolwiek z poniższych warunków: a) nie mówią po angielsku; b) wiadomo, że ogólnoustrojowa choroba wpływa na czucie; c) regularne stosowanie leków przeciwbólowych na receptę w celu złagodzenia bólu; d) obecny lub przebyty przewlekły stan bólowy; e) aktualnie stosuje leki rozrzedzające krew; f) jakiekolwiek zaburzenia krzepnięcia krwi, takie jak hemofilia; g) wszelkie przeciwwskazania do stosowania lodu lub okładów chłodzących, takie jak niekontrolowane nadciśnienie, pokrzywka z zimna, krioglobulinemia, napadowa zimna hemoglobinuria i zaburzenia krążenia; h) zaangażowany w energiczną aktywność fizyczną, taką jak podnoszenie ciężarów, kopanie, aerobik lub szybka jazda na rowerze.

Osoby spełniające kryteria wstępnej selekcji zostaną poddane osobistej kontroli bezpieczeństwa TMS (wersja angielska i hiszpańska zawarta w formularzach raportu przypadku z badania). W skrócie, osoby przejdą przez ekran bezpieczeństwa TMS, jeśli nie mają metalu w głowie lub oczach, nie mają rozruszników serca, przetoek ani przewodów, nie mają w przeszłości kraniotomii ani napadów ogniskowych w wywiadzie. Szczegółowy kwestionariusz przesiewowy znajduje się w składanych formularzach opisów przypadków.

Procedura rekrutacji i świadomej zgody:

Potencjalni uczestnicy tego badania zostaną rekrutowani w oparciu o kompleksową strategię wykorzystującą wiele kanałów. Metody rekrutacji będą obejmować strategicznie rozmieszczone ulotki, ukierunkowane kampanie w mediach społecznościowych, polecenia ustne i bezpośrednie rekomendacje od podmiotów świadczących opiekę zdrowotną. Osoby wyrażające zainteresowanie badaniem będą zachęcane do bezpośredniego kontaktu z zespołem badawczym. Główny badacz lub współbadacz będzie czytać tekst z zatwierdzonego przez IRB skryptu telefonicznego lub odpowiadać za pomocą zatwierdzonego przez IRB skryptu e-mailowego, aby przedstawić przegląd podstawowych informacji na temat badania i odpowiedzieć na pytania. Uczestnicy pragnący wziąć udział zostaną zaproszeni do formalnego procesu uzyskiwania zgody z udziałem głównego badacza lub współbadacza. Świadoma zgoda zostanie wyrażona w laboratorium Katedry Fizjoterapii UTEP. W tym czasie główny badacz lub współbadacz wyjaśni procedurę badania, cel badania, korzyści/ryzyko związane z uczestnictwem w badaniu oraz wykorzystanie chronionych informacji zdrowotnych. Badacze zapewnią uczestnikowi odpowiednią ilość czasu, aby odpowiedzieć na wszelkie pytania i upewnić się, że rozumie on procedury i ryzyko związane z badaniem. Jeśli uczestnik zdecyduje się wziąć udział, w stosownych przypadkach uzyska od niego świadomą zgodę.

Środki:

Pomiary będą pobierane przez głównego badacza, współbadacza i/lub asystenta badawczego pod bezpośrednim nadzorem głównego badacza lub współbadacza.

Kwestionariusze:

Czynniki demograficzne i historyczne: Uczestnicy badania wypełnią standardowy formularz zawierający informacje dotyczące płci, wieku, statusu zatrudnienia, stanu cywilnego, poziomu wykształcenia i historii zdrowia. (Poquet i Lin, 2016)(Poquet i Lin, 2016)(Poquet i Lin, 2016)

Krótki Inwentarz Bólu – Formularz Krótki (BPI-sf): Krótki Inwentarz Bólu – Formularz Krótki (BPI-sf) to 9-punktowy kwestionariusz do samodzielnego wypełniania, służący do oceny nasilenia bólu i wpływu tego bólu na codzienne funkcjonowanie . Wynik nasilenia bólu oblicza się na podstawie czterech elementów dotyczących intensywności bólu. Każdy element jest oceniany w skali od 0, brak bólu, do 10, ból tak silny, jak możesz sobie wyobrazić, i ma tę samą wagę do końcowego wyniku, wahającego się od 0 do 40 (Poquet i Lin, 2016).

Wielogrupowa miara tożsamości etnicznej (MEIM): MEIM to 15-elementowa skala mierząca tożsamość etniczną. Pozycje oceniane są w czteropunktowej skali Likerta, gdzie 1 oznacza „zdecydowanie się nie zgadzam”, a 4 oznacza „zdecydowanie się zgadzam”. Wyższe wyniki wskazują na silniejszą tożsamość etniczną (Brown i in., 2014).

Powtórzony test orientacji życiowej (LOT-R): LOT-R to 10-punktowa skala samoopisu, która mierzy, jak optymistycznie lub pesymistycznie dana osoba czuje się co do przyszłości. Mierzy optymizm jako cechę. LOT-R stosuje 5-punktową skalę Likerta, gdzie 0 oznacza „zdecydowanie się nie zgadzam”, a 4 oznacza „zdecydowanie się zgadzam”. Pozycje są sumowane, uzyskując zakres od 0 do 32, a wyższe wyniki wskazują na wyższy poziom optymizmu (Burke i in., 1989; Hinz i in., 2017; Schou-Bredal i in., 2017).

Miara optymizmu stanu (SOM): SOM to 7-elementowa miara, która mierzy stan optymizmu danej osoby. Otrzymywano od 1 do 7 punktów, a wyższe wyniki oznaczają, że wyższy wynik wskazuje na większy optymizm państwa. Wykazano, że jest on wiarygodny i ważny zarówno w populacjach ogólnych, jak i klinicznych (Chen i in., 2023; Millstein i in., 2019).

Krótka skala odporności (BRS): BRS to test mierzący zdolność danej osoby do regeneracji po stresie. Składa się z sześciu pozycji ocenianych w pięciopunktowej skali, przy czym połowa z nich jest sformułowana pozytywnie, a połowa negatywnie. Wyższe średnie wyniki wskazują na wyższy poziom postrzeganej odporności. Trzy pozycje są kodowane odwrotnie przed punktacją (Smith i in., 2008).

Postrzegana marginalizacja społeczna (PSM): Skala PSM to narzędzie mierzące, jak ludzie postrzegają brak uznania i małość swojej grupy społecznej w obszarach kultury, polityki i gospodarki. Pozycje skali są oceniane na 6-punktowej skali Likerta, gdzie 1 oznacza „zdecydowanie się nie zgadzam”, a 6 oznacza „zdecydowanie się zgadzam”. Wyższy wynik całkowity wskazuje na wyższy poziom postrzeganej marginalizacji społecznej (Bollwerk i in., 2022, 2024).

Badanie lęku przed bólem: Przed każdą sesją protokołu stosowano jednopunktową wizualną skalę analogową (VAS) do badania lęku przed bólem. Skala VAS miała 100 mm długości i uczestnicy zostali poinstruowani, że kotwice nie oznaczają „żadnego lęku przed badaniem bólu” po lewej stronie i „najgorszego lęku przed badaniem bólu, jaki można sobie wyobrazić” po prawej stronie.

Skala Katastroficznego Bólu (PCS): Skala Katastroficznego Bólu to 13-elementowy kwestionariusz, w którym badani odpowiadają na stwierdzenie w pięciostopniowej skali porządkowej od 0 do 4. Osoby odpowiadają na pytanie w odniesieniu do wcześniejszego bolesnego epizodu oraz wyższe wyniki wskazują na wyższy poziom bólu katastrofalnego (Sullivan i in., 1995b; Osman i in., 2000).

Skala odczuwanego stresu (PSS): PSS to 14-elementowa miara, która mierzy postrzeganie stresu przez daną osobę. Oceniano w skali od 0 do 56, a wyższe wyniki oznaczają, że wyższy wynik wskazuje na większy stres. Wykazano, że jest on wiarygodny i ważny zarówno w populacjach ogólnych, jak i klinicznych (Harris i in., 2023).

Ilościowe badanie sensoryczne:

Uczestnicy przejdą ilościowe testy sensoryczne (QST). Badacz będzie rejestrował reakcje bólowe zgodnie z protokołem ilościowych testów sensorycznych przy użyciu numerycznej skali oceny bólu (NRS). Numeryczna skala oceny bólu to 100-punktowa skala, w której pacjenci ustnie oceniają swój ból od 0, oznaczającego „brak bólu”, do 100, oznaczającego „najintensywniejsze uczucie bólu, jakie można sobie wyobrazić”. NRS wykazuje solidne właściwości psychometryczne (Bolton i Wilkinson, 1998; DeLoach i in. 1998, Hartrick, Kovan i Shapiro 2003; Jensen i in., 1999; Jensen, 2003).

Powolne narastanie: Wolno narastający bodziec termiczny zostanie dostarczony na skórę dominującego przedramienia uczestnika za pomocą sterowanego komputerowo analizatora neurosensorycznego TSAII firmy Medoc, Inc. Bodźce termiczne wzrosną od wartości bazowej 35 stopni Celsjusza do maksymalnie 51 stopni Celsjusza w w rosnących odstępach jednego stopnia, każdy bodziec prezentowany przez 1 sekundę. Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby wskazać, kiedy odczucie po raz pierwszy zmienia się z ciepła na ból (próg bólu) i kiedy staje się „tak bolesne, że nie można go już tolerować” (tolerancja bólu). Procedurę tę powtórzy się dwukrotnie z pseudolosowym odstępem 1 s/min i średnią temperaturą niezbędną do osiągnięcia analizowanego progu i tolerancji.

Po doznaniach: Uczestnicy zostaną poproszeni o ocenę wielkości odczuwanego przez siebie bólu po usunięciu termody. Asystent badawczy będzie co 10 sekund wskazywał uczestnikom, aby oceniali odczuwany przez nich ból. Oceny te będą uzyskiwane przez 60 sekund. Te oceny odpowiedzi również zależą głównie od włókna C.

Próg bólu uciskowego: Algometr z gumową końcówką o średnicy 1 cm zostanie przyłożony z prędkością 1 kg/s do ręki dominującej w miejscu pierwszego mięśnia międzykostnego grzbietowego. Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby wskazać, kiedy odczucie po raz pierwszy zmienia się z ucisku na ból (próg bólu). Procedurę tę powtórzy się dwukrotnie i analizowane będzie średnie ciśnienie do wartości progowej.

Warunkowa modulacja bólu (jako ocena): Uczestnicy otrzymają bodziec testowy w postaci nacisku na przestrzeń sieciową stopy dominującej (stopy, którą uczestnik instynktownie kopie). Nacisk będzie stosowany według rosnącej intensywności, aż ból osiągnie 40 na 100, a następnie zostanie przerwany. Uczestnicy są instruowani, aby powiedzieć „stop” lub „ból”, aby bodziec mógł zostać zakończony, „gdy poczujesz ból równy 40 na 100”. Powtórzy się to dwukrotnie, a średnia zostanie przeanalizowana (Yarnitsky i in., 2015). Następnie uczestnicy otrzymają bodziec kondycjonujący, kontaktowy bodziec cieplny, przyłożony do kłębu ręki niedominującej i przedramienia niedominującego przez 60 s o intensywności 46,5°C (Matre, 2013). Pacjenci zostaną poproszeni o ocenę bólu spowodowanego upałem i dyskomfortu podczas 60-sekundowej próby. Pacjenci zostaną poinstruowani, że mogą w każdej chwili zdjąć rękę, jeśli upał jest nie do zniesienia. Po 60 sekundach ciepło kontaktowe zostanie całkowicie usunięte, a bodziec testowy zostanie ponownie przyłożony do przestrzeni międzystopniowej stopy dominującej. Warunkowa modulacja bólu zostanie obliczona jako średnia ocena bólu drugiej serii bodźców testowych minus średnia ocena bólu pierwszej serii bodźców testowych. Liczby ujemne wskazują na skuteczną modulację bólu (Yarnitsky i in., 2012).

Testowanie TMS: Osoby spełniające kryteria bezpieczeństwa TMS zostaną poddane podstawowemu TMS w celu określenia spoczynkowego progu motorycznego oraz protokołów krótkoterminowego hamowania wewnątrzkorowego (SICI). Obydwa są ustalonymi, niezawodnymi i ważnymi protokołami pomiaru odpowiednio pobudliwości i hamowania kory ruchowej. TMS będzie dostarczany przy użyciu cewki D702 połączonej ze stymulatorami magnetycznymi Magstim 2002 za pośrednictwem urządzenia Bistim (Magstim, Wielka Brytania). Spoczynkowy próg motoryczny, zdefiniowany jako intensywność bodźca wymagana do wywołania motorycznego potencjału wywołanego o napięciu 50 uV w 5 z dziesięciu bodźców TMS w gorącym punkcie motorycznym dla dominującego mięśnia odwodziciela krótkiego kciuka (APB), zostanie określony w pozycji siedzącej uczestnika, z obydwoma ramionami w pozycji neutralnej , przedramię w pozycji supinowanej, dłonie oparte na poduszce na kolanach. Rejestrowanych będzie dwadzieścia impulsów o wartości od szczytu do szczytu motorycznych potencjałów wywołanych, aby ocenić pobudliwość kory. SICI będzie badane poprzez zastosowanie podprogowego bodźca warunkowującego przed bodźcem testowym, stosując odstęp między bodźcami wynoszący 1 ms (SICI1 ms) lub 3 ms (SICI3 ms) w celu oceny dwóch faz SICI uznawanych za odzwierciedlające odpowiednio aktywność receptora pozasynaptycznego i synaptycznego GABAA. SICI zostanie uzyskany przy intensywności bodźca kondycjonującego wynoszącej 50, 65, 80 i 95% AMT i bodźcu testowym o amplitudzie 1 mV. Ponadto krótkoterminowe wspomaganie wewnątrzkorowe (SICF) będzie podobnie określane przy użyciu odstępu 10–15 ms z intensywnością bodźca kondycjonującego taką samą jak SICI. Podobne procedury TMS są obecnie stosowane w laboratorium Geed w ramach protokołu zatwierdzonego przez UTEP-IRB (nr 2076486-1, Neuroplastyczność i regeneracja funkcji dłoni po udarze). Oczekujemy zarejestrowania 20 impulsów motorycznego potencjału wywołanego (MEP), 20 impulsów SICI i 20 impulsów SICF w każdym udziale przed i po interwencji CPM.

Procedura:

Uczestnicy, którzy wyrażą zgodę, będą zapisywali się na poszczególne bloki czasowe badania (90 minut), aby wziąć udział w eksperymencie. Uczestnicy zostaną poproszeni o wypełnienie kwestionariuszy Ethical Tożsamość, BPI, LOT-R, SOM, BRS, PSM i PSS przed i po protokole. Przed każdą sesją protokołu uczestnicy wypełnią badanie VAS dotyczące lęku związanego z bólem. Przed każdą sesją ciśnienie krwi będzie mierzone za pomocą cyfrowego ciśnieniomierza. Jeżeli ciśnienie krwi przekroczy 140/90 mmHg, uczestnik zostanie usunięty z sesji badawczej i powiadomiony o odczycie ciśnienia krwi. Następnie zostanie wykonany TMS, CPM i wyjściowa ocena wrażliwości na ból. Po badaniu uczestnicy siedzą w ciszy przez 15 minut, aby umożliwić normalizację zmian w wrażliwości na ból po badaniu CPM przed interwencją (Lewis i in., 2012). Zdrowi uczestnicy zostaną losowo przydzieleni do jednej z dwóch grup: o wysokiej ekspozycji (HE) i niskiej ekspozycji (NE).

Wysoka ekspozycja: Uczestnicy otrzymają łącznie pięć sesji: cztery sesje Interwencji, CPM i TMS jako wyniki każdej sesji oraz kwestionariusze i QST jako wynik w pierwszej i piątej sesji.

Niska ekspozycja: Uczestnicy otrzymają w sumie tylko dwie sesje: jedną sesję interwencji, kwestionariusze, ilościowe testy sensoryczne, CPM i TMS jako wynik obu sesji.

Grupa o wysokim narażeniu będzie uczestniczyć w 5 sesjach (mniej więcej raz na 72 godziny) przez dwa tygodnie. Grupa Low Exposure przychodzi dwukrotnie (druga wizyta około 2 tygodnie później). Wizyty mogą trwać od 2,5 do 3 godzin.

Interwencja:

CPM: Uczestnicy otrzymają bodziec testowy w postaci nacisku na przestrzeń środkową stopy dominującej. Stosuje się nacisk o rosnącej intensywności, aż ból osiągnie 40 na 100, a następnie przerywa się. Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby powiedzieć „przestań” lub „ból”, aby bodziec mógł zostać zakończony, „gdy poczujesz ból równy 40 na 100”. Zostanie to powtórzone dwukrotnie, a średnia zostanie przeanalizowana (Yarnitsky i in., 2015). Następnie uczestnicy otrzymają bodziec kondycjonujący poprzez zanurzenie ręki niedominującej w wodzie chłodzonej przez urządzenie chłodnicze (NESLAB RTE 7 Digital One, Thermo Scientific Co., Massachusetts, USA), które zapewnia ciągły obieg wody w celu utrzymania stałej temperatury sześciu stopni Celsjusza (mężczyźni) lub osiem stopni Celsjusza (kobiety) przez 60 sekund. Badani zostaną poproszeni o ocenę bólu spowodowanego zimnem i dyskomfortu podczas czterech 60-sekundowych prób. Uczestnicy zostaną poinstruowani, że mogą w każdej chwili zdjąć rękę, jeśli woda jest nie do zniesienia. Jeśli tak się stanie lub jeśli badani ocenią ból na poziomie wyższym niż 50 (skala 0–100), temperatura kąpieli zostanie zwiększona w kolejnej próbie. Jeśli oceny są mniejsze niż 20, dodawana jest niewielka ilość lodu, aby obniżyć temperaturę nawet o 4o Celsjusza. Uczestnicy całkowicie zdjęli rękę z zimnego kompresora na 30 sekund po każdym z czterech 60-sekundowych zanurzeń, podczas których bodziec testowy zostanie ponownie zastosowany zgodnie z paradygmatem sekwencyjnym do przestrzeni sieciowej stopy. Uczestnicy wykonują cztery 60-sekundowe okresy zanurzenia. Warunkowa modulacja bólu zostanie obliczona jako średnia ocena bólu drugiej serii bodźców testowych minus średnia ocena bólu pierwszej serii bodźców testowych. Liczby ujemne wskazują na skuteczną modulację bólu (Yarnitsky i in., 2012).

Natychmiast po przypisanej interwencji TMS i środki zostaną ponownie ocenione, jak opisano powyżej.