Använda perfusions-MR för att mäta de dynamiska förändringarna i neural aktivering associerad med kalorivestibulär stimulering

Det har nyligen gjorts framgångar med att använda den icke-invasiva kaloriska vestibulära stimuleringen som ett sätt att modulera kronisk smärta. Kaloristimulering innebär kylning av hörselgången med antingen vatten eller en kylsond för att inducera vestibulär stimulering. Detta är en teknik som ofta utförs som en del av en neurologisk undersökning.

Den nuvarande teorin om hur kalorisk vestibulär stimulering reglerar smärta är genom termosensorisk disinhibition. Temperaturer under 25 C aktiverar både kalla termoreceptorer (Aδ-fibrer) och även C-nociceptorer. Dessa ingångar passerar i spinothalamuskanalen till thalamus, där C-fiberinmatningen går till den främre cingulate cortex (ACC) och Aδ-fiberinmatningen passerar till den termosensoriska cortexen i dorsal bakre insula (dpIns). Det föreslås att CVS minskar central smärta genom att aktivera den parieto-insulära vestibulära cortex. Eftersom detta område anatomiskt gränsar till dorsala bakre insula, kan det korsaktivera det för att undertrycka ACC, eller givet att båda dessa kortikala områden delar vägar i hjärnstammen kan detta vara mekanismen genom vilken smärta dämpas.

Vårt team har framgångsrikt demonstrerat arteriell spinnmärkning (ASL), bland andra funktionella magnetiska resonanstomografimodaliteter, för att fånga funktionella förändringar i cerebral bearbetning relaterade till smärta. Detta utnyttjar principen att ökat cerebralt blodflöde till en specifik region av cortex är en markör för ökad funktion av denna region, omvänt är en minskning av blodflödet till en specificerad region ett samband med nedreglering av denna specifika region. Vi föreslår att ASL kommer att kunna fånga funktionella förändringar associerade med kalorivestibulär stimulering och bättre avgränsa etiologin för smärtförstärkningen.

Alla funktionsstudier kommer att utföras på en 3 Tesla-skanner utrustad med en 8-elements huvudspole för endast mottagning. Varje försöksperson kommer att ligga i ryggläge på MR-bordet med huvudet immobiliserat av skumstoppning och en hakrem. Varje studie kommer att börja med att samla in högupplösta anatomiska bilder med hjälp av en tredimensionell spoiled GRASS (Gradient Recalled Acquisition in Steady State) sekvens. Dessa strukturella bilder kommer att användas för placering av de funktionella bilderna och för anatomisk atlasomvandling i bildbehandlingen. De perfusionsviktade bilderna kommer att förvärvas med en pulsad arteriell spin-märkning (icke-invasiv) metod. När baslinjeperfusionsviktade funktionella bilder har uppnåtts kommer en kontinuerlig funktionell bildupptagningssekvens att börja. Under denna fas kommer försökspersonen att ha en serie av tre 30 sekunders kylda hörselgångsspolningar separerade med 60 sekunder. Vattnet kommer att kylas till 18 grader Celsius med en isvattenkombination och standardtermometer. Sköljningen kommer att administreras med 2 cc per sekund (totalt 30 cc per öra under 30 sekunder) via en MRI-kompatibel infusionspump genom ett modifierat stetoskop med perforeringar för att säkerställa att det inte finns någon möjlighet till tryckuppbyggnad i kanalen. Efter denna serie kommer perfusionsviktade bilder att samlas in under efterföljande 10 minuter. Försökspersoner kommer att vara välkomna att avbryta studien när som helst de finner lämpligt. Varje funktionsstudie kommer att omfatta 24,5 minuter. 10 minuter av baslinjeavbildning 5,5 minuter av initial funktionell avbildning, 4,5 minuter av kalori vestibulär stimulering och 5,5 minuter av upprepad funktionell avbildning.

Bilder ska rekonstrueras med hjälp av programvara skriven i IDL (Interactive Data Language, Research Systems, Boulder, CO). Funktionell bildförbehandling och statistiska analyser kommer att utföras med programvaran Statistical Parametric Mapping (SPM2, Wellcome Department of Imaging Neuroscience, University College London, Storbritannien, http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm). Slutdata kommer att vara ett mått, i procentuell förändring, av blodflödet till specifika anatomiska regioner av cortex.