Использование перфузионной МРТ для измерения динамических изменений нервной активации, связанных с калорической вестибулярной стимуляцией

Недавно был достигнут успех в использовании неинвазивной калорической вестибулярной стимуляции в качестве средства модуляции хронической боли. Калорическая стимуляция включает охлаждение слухового прохода водой или охлаждающим зондом, чтобы вызвать вестибулярную стимуляцию. Этот метод часто используется как часть неврологического обследования.

Текущая теория того, как калорическая вестибулярная стимуляция регулирует боль, основана на термосенсорном растормаживании. Температуры ниже 25°С активируют как холодовые терморецепторы (Аδ-волокна), так и С-ноцицепторы. Эти входы проходят по спиноталамическому пути к таламусу, где вход С-волокон идет к передней поясной коре (ACC), а вход волокна Aδ проходит к термосенсорной коре в дорсальной задней части островка (dpIns). Предполагается, что CVS уменьшает центральную боль, активируя теменно-инсулярную вестибулярную кору. Поскольку эта область анатомически примыкает к дорсальной задней островковой доле, она может перекрестно активировать ее для подавления ACC, или, учитывая, что обе эти области коры имеют общие пути в стволе мозга, это может быть механизм, с помощью которого подавляется боль.

Наша команда успешно продемонстрировала маркировку артериального спина (ASL), среди других методов функциональной магнитно-резонансной томографии, для регистрации функциональных изменений в церебральной обработке, связанной с болью. При этом используется принцип, согласно которому увеличение мозгового кровотока в определенной области коры является маркером усиления функционирования этой области, и, наоборот, уменьшение кровотока в определенной области является коррелятом пониженной регуляции этой конкретной области. Мы предполагаем, что ASL сможет фиксировать функциональные изменения, связанные с калорической вестибулярной стимуляцией, и лучше определять этиологию усиления боли.

Все функциональные исследования будут проводиться на сканере 3 Тесла, оснащенном 8-элементной головной катушкой только для приема. Каждый субъект будет лежать на спине на столе МРТ с иммобилизацией головы пенопластовой прокладкой и подбородочным ремнем. Каждое исследование будет начинаться со сбора анатомических изображений с высоким разрешением с использованием трехмерной последовательности GRASS (градиентное восстановление в устойчивом состоянии). Эти структурные изображения будут использоваться для размещения функциональных изображений и для преобразования анатомического атласа при обработке изображений. Перфузионно-взвешенные изображения будут получены с помощью метода импульсной маркировки артериального спина (неинвазивного). После получения базовых взвешенных по перфузии функциональных изображений начнется непрерывная последовательность получения функциональных изображений. Во время этой фазы субъект будет иметь серию из трех 30-секундных охлажденных промываний слухового прохода, разделенных 60 секундами. Вода будет охлаждаться до 18 градусов по Цельсию с помощью комбинации ледяной воды и стандартного термометра. Промывание будет проводиться со скоростью 2 см3 в секунду (всего 30 см3 на ухо в течение 30 секунд) с помощью инфузионного насоса, совместимого с МРТ, через модифицированный стетоскоп с перфорацией, чтобы исключить возможность повышения давления в канале. После этой серии изображений, взвешенных по перфузии, будут собираться в течение последующих 10 минут. Субъекты могут прекратить участие в исследовании в любое время, когда они сочтут это целесообразным. Каждое функциональное исследование будет составлять 24,5 минуты. 10 минут базовой визуализации 5,5 минут начальной функциональной визуализации, 4,5 минуты калорической вестибулярной стимуляции и 5,5 минут повторной функциональной визуализации.

Изображения должны быть реконструированы с использованием программного обеспечения, написанного на IDL (Interactive Data Language, Research Systems, Boulder, CO). Предварительная обработка функциональных изображений и статистический анализ будут выполняться с помощью программного обеспечения для статистического параметрического картирования (SPM2, Wellcome Department of Imaging Neuroscience, Университетский колледж Лондона, Великобритания, http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm). Конечными данными будет измерение в процентах изменения притока крови к определенным анатомическим областям коры.