Efectos de la acupuntura en vigilancia por fMRI del cerebro humano

Summary

Monitoreo FMRI y fisiológicos se utiliza para estudiar los efectos de la acupuntura en los sistemas nerviosos central y periférico. La acupuntura moviliza una red límbico-neocortical paralímbicas-, con grandes coincidencias con la red de modo predeterminado, para modular la actividad neurológica, posiblemente relacionado con su efecto autónomo en el sistema nervioso periférico.

Abstract

La resonancia magnética funcional se utiliza para estudiar los efectos de la acupuntura en la respuesta BOLD y la conectividad funcional del cerebro humano. Los resultados demuestran que la acupuntura moviliza una red límbico-neocortical paralímbicas-y su anti-correlación sensomotora / paralímbicas red en múltiples niveles del cerebro y que la respuesta hemodinámica se ve influenciada por la respuesta psicofísica. Monitorización fisiológica se puede realizar para explorar la respuesta periférica de la función del sistema nervioso autónomo. Este video describe los estudios realizados en LI4 (Hegu), ST36 (Zusanli) y LV3 (Taichong), los puntos de acupuntura clásicos que se utilizan habitualmente para las acciones moduladoras del dolor y la reducción. Algunas cuestiones que requieren atención en las aplicaciones de la resonancia magnética a la investigación de la acupuntura se observan.

Protocol

Parte 1: preparación de consentimiento informado y el tema

Voluntarios sanos adultos son reclutados para el estudio de acuerdo con la Junta de Revisión Institucional de los procedimientos aprobados. Consentimiento informado por parte del sujeto se firma antes de comenzar el estudio.

Parte 2: Configuración del equipo de monitorización fisiológica

Al instrumento del sistema PowerLab permite que los datos fisiológicos para sincronizarse con la exploración de resonancia magnética funcional mediante el uso de la señal de disparo fMRI se registran en un canal de entrada. Este es un sistema portátil basado en los insumos para ECG, respiración, la respuesta de conductancia de la piel, la oximetría de pulso, y cualquier otra señal fisiológica que necesitan ser registradas.

1. Si un sistema de cinturón de las vías respiratorias se está utilizando, el transductor debe estar conectado a una toma de corriente en la habitación contigua a la del escáner, con el tubo que alimenta a la banda a través de la entrada en la sala de exploración y un conector BNC que lleva a la PowerLab en el exploración sala de control.
2. Si un disparador se utiliza para sincronizar los datos fisiológicos de los datos de la fMRI, y luego un cable BNC también debe conectar la señal de activación del escáner de resonancia magnética para el PowerLab en la sala de control de escaneo.
3. Se reúnen los dispositivos de vigilancia. Cuatro electrodos de ECG se necesita, así como un cable de ECG conectado a un MR-compatible En Vivo rollcart sistema.
4. Si conductancia de la piel que se está midiendo, conecte los conectores de conductancia de la piel en la caja de conexiones en la sala de exploración, y han de gel de conductancia de la piel preparada en la sala de exploración.

Parte 3: Título Preparación para la RM

1. Es importante descartar que la ansiedad excesiva y fatiga en el día de la exploración básica estatal, porque puede afectar la respuesta del cerebro a la estimulación de acupuntura. Sugerir el tema ingiera una comida ligera antes de la intervención para que las reacciones adversas y la debilidad puede ser evitado.
2. Instruir a los sujetos a decúbito supino en la máquina usar tapones para los oídos para suprimir el ruido del escáner y con la cabeza inmovilizada por soportes acolchados. Dado que la relación señal / ruido de las exploraciones de acupuntura estimulación es baja en comparación con un motor común o tareas visuales, los datos tienden a ser más fácilmente dañados por el movimiento de la cabeza. Un soporte se coloca debajo de las rodillas para mantener los talones forman la superficie de la camilla para reducir el movimiento del cuerpo. La bobina de la cabeza se fija y los cojines se ajustan para mayor comodidad. Para una sesión de media exploración de 2 horas, la comodidad es vital para el escaneado ininterrumpido.
3. Si se desea una monitorización fisiológica, tema debe ser preparado de acuerdo con el apartado anterior antes de ser puesto en el escáner. Es conveniente vigilar el estado de vigilia del sujeto con el eye-tracking durante el análisis si está disponible.
4. Adjuntar cuatro electrodos de ECG en el pecho de arriba a la izquierda del sujeto (por sujetos de sexo femenino, tome las precauciones de privacidad como la reducción de las persianas de la ventana de la bahía en la sala de control de escáner y cierre la puerta del escáner). Conecte el cable a los electrodos y el dispositivo de En Vivo. Para la seguridad de este cable y todos los otros cables que conducen a la materia debe correr directamente a lo largo de la mesa de exploración, sin formar bucles. Encienda el dispositivo En Vivo y verificar la calidad de la señal del ECG. Ajuste la posición de electrodo si es necesario.
5. Llenar los pozos de los electrodos con gel conductor SCR. Este gel especial SCR debe ser isotónica con la piel. Realizar abierto cero del circuito en el software gráfico. Coloque los electrodos SCR a 2 pastillas al lado distal del dedo de la mano del sujeto, envolviendo el velcro alrededor de lo más fuerte que se sienta cómodo.

Parte 4: RMN funcional secuencias de imágenes a medida para obtener imágenes de la estimulación de acupuntura.

1. Utilizamos un 1,5 o 3,0 Tesla MRI Siemens Trio sistema (Siemens, Erlangen, Alemania) equipado de echo imágenes planas con una bobina de la cabeza cuadrática estándar.
2. Nuestros estudios en los últimos años siempre ha demostrado que la acupuntura había una amplia acción sobre los sistemas funcionales en múltiples niveles del cerebro. Las estructuras localizadas en la base del cerebro como la amígdala, el hipocampo, la corteza prefrontal ventral medial y áreas subgenual son particularmente susceptibles a artefactos de susceptibilidad. Es importante revisar cada exploración funcional del PAI para descartar la pérdida de señal en estas regiones, se encontraron diferencias en la pérdida de las señales entre dos modelos de un escáner de Siemens con la intensidad de campo similar y con una secuencia similar de resonancia magnética para la recolección de datos.
3. Cortes más delgados del cerebro son preferibles para la reducción de los artefactos de susceptibilidad. Rebanadas de 3 mm de espesor, con 0,6 mm o 0,75 mm de distancia en la orientación sagital o axial se utilizan para cubrir todo el cerebro incluido el tallo cerebral y el cerebelo en función de la capacidad de memoria del sistema de imagen. Otras orientaciones y grosor de corte se puede utilizar para obtener imágenes del cerebro parcial. La especial atención que prestamos a estas cuestiones contribuyen a la mayorhallazgos consistentes de los efectos de la acupuntura en las estructuras en la base del cerebro.
4. Las exploraciones funcionales se adquieren con una secuencia de T2 *- ponderado de eco de gradiente (TR / TE 4000/30 ms, FOV 200 mm, matriz de 64x64 ángulo, giro 90 º, grosor de corte de 3,0 mm, 0,6 mm de distancia). Hemos adquirido un total de 150 puntos de tiempo en 10 minutos. Colección de imágenes es precedida por cuatro exploraciones ficticias para permitir el equilibrio de la señal fMRI. Cuanto más corto sea TE reduce artefactos de susceptibilidad. La TR permite una cobertura relativamente largo de todo el cerebro con una alta resolución espacial.

Parte 5: El localizador inicial y exploraciones anatómicas

1. Antes de las exploraciones funcionales con la acupuntura se ejecutan, una exploración de localizador, un escáner de alta resolución anatómica, y el T1 ponderado 3D RAGE MP-son adquiridas para asegurar el correcto posicionamiento y solidez anatómica. Observación general en este momento podemos asegurar que las exploraciones innecesarias, no se ejecutan. El localizador, un análisis muy corto, asegura que el cerebro está incluido en el análisis y le permite alinearse con la línea AC-PC. Si hay alguna anomalía sospechosa, los investigadores enviar imágenes a un radiólogo, pero no debe hacer ninguna afirmación sobre lo que está en la exploración de temas.
2. El análisis inicial de unos 20 minutos en total. Breve visión puede decir que el investigador si será útil para continuar la exploración. Este es un buen momento para hablar del tema y asegurarse de que todavía son cómodas y no están experimentando los efectos adversos de estar en el imán.

Parte 6: La acupuntura con el monitoreo fMRI

De las dos formas de tratamiento (manipulación de las agujas manual y la estimulación eléctrica), este vídeo se limitará a la acupuntura manual, que tiene una historia mucho más larga de uso clínico. Estimulación de acupuntura se administra en carreras duplicado a los puntos de acupuntura clásica LI4 en la mano, LV3 en el pie o ST36 en la pierna, el empleo de estériles, de un solo uso agujas de acupuntura.

1. Instruya a los sujetos para relajarse, mantener los ojos cerrados y se abstengan de movimientos durante la exploración. Para evitar la estimulación nociva, específicamente instruir el tema de elevar un dedo si alguna de las sensaciones de la acupuntura se acerca a una puntuación de 8, y elevar dos dedos en caso de dolor agudo de cualquier grado.
2. Después de insertar la aguja, pre-test de sensibilidad del sujeto y la tolerancia a la aguja de la manipulación para ayudar a elegir la profundidad de la inserción y la fuerza de la manipulación de la recopilación de datos.
3. Durante la proyección de imagen funcional de 10 minutos, girar la aguja de 2 minutos en M1 y M2, y deja en su lugar durante los períodos de descanso R1 (2 minutos)), R2 (3 minutos), R3 (1 min). La acupuntura se asegura de no acercarse o dejar el tema directamente antes o después del periodo de estimulación, ya que hasta que el movimiento podría afectar los resultados. (Paradigma, Fig. 1)
   
   Figura 1. Acupuntura paradigma fMRI.
4. Tras la finalización de la estimulación de acupuntura, el acupuntor registros de la fuerza con que la aguja se resiste a la manipulación. Al final de cada ciclo, otro investigador de personal pide al sujeto que grado las sensaciones experimentadas en una escala de 1-10. La lista, dolor, dolor, presión, sensación de plenitud, pesadez, entumecimiento, hormigueo, dolor sordo, un dolor agudo, se basa en la experiencia de la comunidad acupunturista y anteriores datos experimentales en lugar de los cuestionarios del dolor en la literatura. La respuesta psicofísica se clasifica como un típico grupo de deqi y otro grupo de deqi mezclado con un dolor agudo sobre la base de estos registros.
5. Habla a los sujetos entre imágenes para asegurarse de que se sientan cómodos y se mantienen despiertos. Si alguna parte de su cuerpo comienza a sufrir calambres o se siente incómodo, el personal de investigación en el sitio deben tomar las medidas apropiadas para aliviar el malestar. Los movimientos generados por el sujeto podría causar corrupción de datos. Sujetos ocasionales puede quedarse dormido durante la exploración, lo que afectaría la respuesta hemodinámica.

Parte 7: Procesamiento de Datos

1. Múltiples niveles de análisis se puede ejecutar. Un modelo lineal general usa los periodos de descanso como punto de referencia para determinar el cambio de la señal BOLD% MR en cada voxel del cerebro durante la tarea. También determina la significación estadística de estos cambios y elimina los datos BOLD que no llegan a tres voxels contiguos a un determinado valor-p.
2. Realizar base de semillas análisis de correlación cruzada para mostrar la conectividad funcional entre una región neurológicos y el resto del cerebro. Esto se realiza mediante la selección de una región de referencia y la comparación de su tiempo-por supuesto con la de cada voxel otros en el cerebro. Otros análisis, como análisis de componentes independientes, análisis de grupos difusos, modelos de ecuaciones estructurales, de causalidad de Granger se puede aplicar.
3. Los datos fisiológicos puedenser analizados por un promedio de respuesta dentro de las ventanas relacionadas con la estimulación de agujas de acupuntura. Por ejemplo, los datos de ECG se pueden anotar para la sincronización de los complejos QRS seguido por el análisis de la frecuencia cardiaca y la variabilidad del ritmo cardíaco.

Parte 8: Resultados

Figura 2. Respuesta hemodinámica en la acupuntura deqi vs estimulación táctil de la derecha LI4, ST36 y LV3 (52 runs/37 sujetos). Los grupos de estructuras desactivado en el (la corteza prefrontal medial) MPFC (1), MPC (corteza parietal medial) (2), MTL (lóbulo temporal medial) (3), fueron más prominentes en la acupuntura (figura A) que en la estimulación táctil (Fig. B). Desactivación amplia del derecho BA22/21 (4) en la acupuntura no se observó en la estimulación táctil. El BA43 sensoriomotora (5) y la corteza de asociación (6) mostraron una mayor activación de la estimulación táctil que en la acupuntura (no mostrado). Curiosamente, el derecho de la ínsula anterior, (7) se activó en la acupuntura y no en la estimulación táctil. (P <0,0001).

Figura 3. Respuesta hemodinámica en deqi (52 runs/37 sujetos) frente a deqi mezclado con dolor agudo (52 runs/29 sujetos) durante la estimulación de acupuntura a la derecha LI4, ST36 y LV3, la desactivación prominente de la MPFC (1), MPC ( 2) y MTL (3) visto con dolor deqi ausente (Fig. A) fue atenuada en la presencia de dolor (figura B). Con el dolor, la activación de la corteza sensomotora y de asociación (4) se hizo más prominente, y un subconjunto de las regiones límbicas y paralímbicas como el MDIC / SMA (5), postC_BA23 (6), Amy (7), y el vermis cerebeloso ( 8) se activó. El derecho ínsula anterior (9) se activó notablemente en deqi mientras que áreas más pequeñas de la ínsula anterior y posterior (10) se activa de forma bilateral en el dolor. P <0,0001.

Figura 4 Superposición de límbico-neocortical paralímbicas-red (LPNN) en la acupuntura con la red de modo por defecto (DMN). La respuesta BOLD de la LPNN por GLM análisis (Fig. A) y por el modelo libre de análisis de agrupamiento Fuzzy (Fig. B ) durante la estimulación de acupuntura en LI4, ST36 y LV3 muestran patrones casi idénticos a los DMN (Fig. C, adaptado de Shulman et al, 1997). Grupos de regiones con una disminución de la señal coherente aparecen en la corteza prefrontal medial (1), postero-medial corteza (2) y el lóbulo temporal (3). p <0,0001.

Discussion

El empleo de técnicas adecuadas, la experiencia del acupunturista y un tamaño de muestra grande para permitir la separación de los efectos de confusión de la estimulación nociva inadvertida son importantes en la adquisición e interpretación de la acupuntura datos de la fMRI. Nuestros estudios de varios puntos de acupuntura clásicos indican que la acupuntura modula la red límbico, un importante sistema de regulación intrínseca del cerebro humano. La red muestra un solapamiento significativo con el modo por defecto del cerebro en reposo. Estos cambios asociados con la función del sistema nervioso autónomo puede ser demostrado por el monitoreo fisiológico.