Установление функциональных биомаркеров для стимуляции разнесенных тета-всплесков

Общий дизайн исследования:

Исследователи предлагают провести функциональное МРТ-исследование 10 здоровых участников, набранных из сообщества, с использованием перекрестного дизайна в течение двух дней. В первый день половина участников будет рандомизирована для получения iTBS, а половина — cTBS. Во второй день сканирования будет применяться альтернативная форма TBS, так что все участники завершат сеансы iTBS и cTBS в конце двух дней исследования.

МРТ-сканирование в дни 1 и 2 будет идентичным, за исключением того, что iTBS будет применяться в один день, а cTBS — в другой. Продолжительность сеанса МРТ-сканирования будет составлять примерно 120 минут каждый день. Сеансы сканирования iTBS и cTBS будут разделены как минимум на 3 дня, чтобы гарантировать, что эффекты первого дня сканирования не переносятся на второй день сканирования.

Каждый день сканирования будет состоять из следующих сеансов:

1. Сеанс предварительного сканирования
2. Базовое сканирование
3. TBS (индивидуальный таргетинг на M1)
4. Сканирование после TBS

Участники и скрининг:

Будут набраны 10 здоровых людей из сообщества. Потенциальные участники будут проверены с использованием опросника безопасности МРТ, теста безопасности взрослых при транскраниальной магнитной стимуляции (TASS) и мини-теста психического состояния (MMSE), чтобы исключить лиц с противопоказаниями к МРТ, ТМС или с когнитивными нарушениями соответственно. Приемлемые участники предоставят письменное информированное согласие.

Экспериментальная дизайн:

Участников попросят воздержаться от приема каких-либо обезболивающих за 24 часа до дня сканирования. В начале каждого дня сканирования участники сначала проходят сеанс предварительного сканирования вне сканера. На этом сеансе будут получены базовые двигательные пороги покоя и болевые пороги для лазерных стимулов. Участники также будут иметь возможность попрактиковаться в моторных и болевых задачах, которые они будут выполнять на сеансах МРТ в течение этого времени. Для двигательного задания участников попросят постучать пальцем, когда будет предоставлен словесный и/или слуховой сигнал. В задаче на боль участники будут пассивно испытывать и оценивать лазерные стимулы, применяемые к различным областям тыльной поверхности их пальцев/кистей, используя числовую шкалу оценок (NRS) от 0 до 10. Оценки будут производиться как по интенсивности боли, так и по ее неприятности.

В оба дня сканирования (iTBS и cTBS) будут получены базовые МРТ-сканы. Эти сканирования будут включать следующее: анатомическое сканирование с высоким разрешением, сканирование в состоянии покоя, сканирование двигательных задач, сканирование с болевым синдромом, визуализацию мозгового кровотока и чередующееся сканирование TMS-fMRI.

Затем участники будут удалены из сканера и получат разнесенный сеанс TBS (либо iTBS, либо cTBS, в зависимости от дня), при котором применяются 2 протокола TBS с 15-минутным перерывом между ними. TBS будет применяться при Стимуляция будет осуществляться при 90% двигательного порога в состоянии покоя. Целевой областью мозга является область M1 с наибольшей активностью в результате двигательной задачи фМРТ, которая произошла при базовом сканировании. Таким образом, каждый участник получит TBS, индивидуально подобранный в зависимости от функции его мозга.

После TBS участники получат МРТ-сканирование после TBS, как описано в сеансе базового сканирования.

Особенности исследования:

Введение рТМС: с помощью одиночной импульсной ТМС будет определено положение черепа с самым низким порогом моторики для правой первой тыльной межкостной мышцы или короткой мышцы, отводящей большой палец. Порог двигательной активности в состоянии покоя (rMT) будет определяться наименьшей настройкой мощности, вызывающей видимое сокращение мышц в 50% испытаний с использованием программного обеспечения PEST. Затем исследователи выполнят 40 секунд cTBS или iTBS (в зависимости от сеанса), за которыми последуют 15-минутные интервалы, а затем дополнительные 40 секунд cTBS или iTBS, как было описано ранее. Индивидуальное целевое местоположение TBS для левого M1 будет определяться с помощью функциональной двигательной задачи МРТ каждого участника и Localite Neuronavigation. Базовое структурное сканирование, полученное во время сканирования 1, также будет использоваться для этого процесса локализации.

Процедуры оценки индукции боли: в дни сканирования для каждого добровольца будут определяться базовый порог ощущения тепла, порог тепловой боли (HPTpre) и надпороговая интенсивность стимула, а также максимальная температура толерантности к теплу (HTTpre) с использованием безопасного для МРТ инфракрасного диодного лазерного стимулятора. 1,5-секундный нагрев со скоростью до 20 °C/с будет применен к 10-20 точкам (40 мм2) на волосистой коже рук и пальцев (но не большого пальца) участников.

Болевой порог будет определяться методом случайной лестницы. Средняя мощность лазера, необходимая для получения оценки «1», будет использоваться для установления болевого порога. Чтобы определить взаимосвязь между интенсивностью и эффектом, импульсы будут применяться с возрастающей интенсивностью стимула к различным областям тыльной поверхности руки/пальцев с интервалом между стимулами не менее 30 с. Субъектов попросят оценить интенсивность боли и неприятные ощущения сразу после каждого раздражителя (от 0 до 10, NRS).

Интенсивность стимула будет увеличиваться с шагом 300 мВт. Увеличение интенсивности будет продолжаться до тех пор, пока данный субъект не сообщит об уровне умеренной интенсивности боли (5 из 10, NRS). Эта интенсивность будет считаться «надпороговой» для сканирующих исследований. Чтобы научить добровольцев оценивать свою боль по 11-балльной числовой шкале (от 0 до 10, NRS), температура лазера будет установлена ​​так, чтобы вызвать случайную температуру кожи в течение 5 с между отдельными HPTpre и HTTpre, разделенными 30-секундные интервалы, и добровольцев просили оценить их боль. Для сканирований после усиленной rTMS гипнотической анальгезии или только гипнотической анестезии (фиктивная rTMS + гипнотическая анальгезия) после каждого сканирования будут оцениваться показатели тепловой боли, вызванные предварительно установленной пороговой и надпороговой мощностью лазера. Снижение показателей боли будет определять силу любого обезболивающего эффекта TBS. Субъектов попросят оценить боль, вызванную лазером, после каждого стимула во время каждого сканирования.

Сбор физиологических данных: на протяжении всей процедуры сканирования мы будем контролировать периферическую вегетативную физиологию, используя совместимые с МРТ отведения ЭКГ и нагрудный ремень, который контролирует дыхание. Это позволит нам вычислить респираторную синусовую аритмию, которая обеспечивает точную оценку тонуса блуждающего нерва, что, в свою очередь, связано с улучшением здоровья сердца и самоуспокоением. Будут применяться индивидуальные алгоритмы, разработанные здесь, в Стэнфорде, для одновременной фМРТ/ЭЭГ для удаления артефактов МРТ-сканера из записи ЭКГ.

Сканирование мозга:

1. Т1-взвешенное сканирование (анатомическое изображение высокого разрешения)
2. Сканирование в состоянии покоя
3. ЖИРНОЕ сканирование задачи с прослушиванием двигателя
4. Сканирование задач боли
5. Сканирование с маркировкой артериального спина (церебральный кровоток)
6. Чередующееся сканирование TMS-fMRI