Анестезия и функциональная связь: анализ изменений фМРТ

Фон:

Производное фенциклидина, разработанное Parke-Davis, представляло собой попытку имитировать фенциклидиновую анестезию, не вызывая тяжелых психомиметических реакций исходного соединения. Первоначальные отчеты были многообещающими и вызвали большой энтузиазм. Было обнаружено, что в высоких дозах препарат обеспечивает глубокое обезболивание при сохранении рефлексов дыхательных путей. Он вызывал надежную амнезию, но его можно было ввести в виде простой инъекции. В то время утверждалось, что этот анестетик возвестил новую фазу в истории анестезии. Сегодня, спустя более 40 лет после того, как анестетик был представлен в Мичигане, интерес к этому старому лекарству возродился. Все большее число исследователей изучают влияние анестезии на человека. В настоящее время существует огромный интерес к анестезии как опиоидсберегающему средству, модели шизофрении, антидепрессанту и антагонисту N-метил-D-аспартата (NMDA) при сложных регионарных болевых синдромах.

Функциональная связность — это мера низкочастотных колебаний (<0,08 Гц), присущих мозговой ткани в состоянии покоя. Эти колебания измеряются с помощью фМРТ и, по-видимому, синхронизируются между связанными областями мозга. Хотя исследования в этой области все еще находятся в зачаточном состоянии, исследования моторной, слуховой, зрительной и сенсомоторной систем показали, что функционально связанные области мозга производят коррелированные низкочастотные колебания. Это увлекательное открытие открывает возможность нового подхода к изучению функций мозга, а также потенциального инструмента для диагностики заболеваний. Недавние исследования прецентральной извилины с помощью фМРТ продемонстрировали способность исследований функциональной связи дифференцировать здоровых добровольцев от пациентов с рассеянным склерозом. Дополнительные исследования продолжаются, чтобы определить, окажется ли функциональная связность полезной в диагностике ранней болезни Альцгеймера.

Недавние исследования функциональной связи выявили области мозга, активные в состоянии покоя. Эти регионы часто называют «сетью режима по умолчанию» (DMN). Активность в DMN увеличивается в мозге в состоянии покоя и снижается, когда субъект концентрируется на умственной задаче. Первое исследование фМРТ, изучающее функциональную связь у пациентов с хронической болью, было опубликовано в недавнем выпуске Journal of Neuroscience. В этом исследовании у пациентов с хронической болью наблюдались аномальные паттерны функциональной связи. В частности, наблюдалась дисфункция в подавлении DMN. У пациентов с хронической болью медиальная префронтальная кора, миндалевидное тело или задняя поясная кора не деактивировались в той же степени, что и здоровые контроли.

Единственное исследование фМРТ, изучающее функциональную связность при большой депрессии, было опубликовано в сентябре 2007 года. Это исследование также отметило дисфункцию в DMN. Было обнаружено, что у субъектов с депрессией повышена функциональная сеть в субгенуальной поясной коре, таламусе, орбитофронтальной коре и предклинье. Примечательно, что субгенуальная поясная кора является местом недавнего клинического исследования, предполагающего, что глубокая стимуляция мозга в этой области может улучшить симптомы у пациентов с тяжелой рефрактерной депрессией.

В последние годы возрос интерес к анестезии для лечения хронической боли и депрессии. Хотя рандомизированных исследований анестезии низкими дозами у пациентов с хронической болью не проводилось, имеющиеся в настоящее время данные указывают на то, что она наиболее эффективна при лечении аллодинии, гипералгезии и гиперпатии. В отношении депрессии было проведено одно рандомизированное плацебо-контролируемое двойное слепое перекрестное исследование. В исследовании депрессии было обнаружено, что стойкий и быстрый антидепрессивный эффект возникает в результате однократного внутривенного введения анестезии и длится не менее недели.

Цель:

Изучить функциональные связи в мозге человека как в состоянии покоя, так и после анестезии с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ).

Конкретные цели/гипотезы:

1. Измерьте степень функциональной связи в трех исследовательских группах (здоровые добровольцы, хроническая боль в спине и рефрактерная депрессия).
2. Проанализируйте различия в базовой функциональной связности.
3. Измерьте изменения функциональной связи после внутривенной седации с низкими дозами анестетика.
4. Задокументируйте различия в реакции на анестезию в группах исследования.
5. Измерьте любую корреляцию между изменениями фМРТ и терапевтическими эффектами.

Протокол исследования:

Участие в этом исследовании включает четыре основных визита и дополнительный визит для последующего наблюдения. Первый визит представляет собой базовое собеседование для оценки приемлемости участников с использованием структурированного интервью. Второй визит — первоначальное МРТ-сканирование в центре фМРТ. Третий визит – вливание анестетика в больнице; Управление любыми нежелательными явлениями во время инфузии будет контролироваться персоналом отделения постанестезиологического ухода (PACU). Четвертый визит – это контрольное сканирование фМРТ в центре фМРТ. Существует дополнительный недельный контрольный визит в центр фМРТ для окончательного сканирования фМРТ.

Статистический анализ фМРТ: эксперименты по визуализации и анализ специфических для субъекта данных приведут к картам, соответствующим отдельным показателям: картам функциональной связи в состоянии покоя и показателям мозгового кровотока (CBF). Окончательные выводы будут сделаны на уровне вокселей и для анатомически специфических областей интереса (ROI). Анализ на основе вокселей будет выполняться путем создания сводных изображений, называемых статистическими параметрическими картами (SPM), представляющих до инфузии и после инфузии, и, когда данные в двух группах пациентов станут доступными, результаты двустороннего дисперсионного анализа. состояния инфузии кетамина и диагноза пациента (хроническая боль или рефрактерная депрессия). Анализ на основе ROI будет управляться априорно выбранными интересующими лобно-лимбическими областями, созданными в задаче саморефлексии, и анатомическими узлами в сети режима по умолчанию, приведенной в литературе.