Überprüfung der reproduzierbaren mechanischen Stimulation
Die repräsentative Gerätekonfiguration und die Validierung der Vibrationsausgabe, die in Abbildung 1 gezeigt werden, wurden für die vorliegende Arbeit erstellt, während die quantitativen Referenzbereiche für aus der manuellen Akupunktur abgeleitete Vibrationsparameter aus früheren Validierungsstudien zusammengefasst wurden.
Die MAI wurde validiert, indem die mechanische Leistung, die während der manuellen Akupunkturmanipulation erzeugt wurde, mit der durch gerätegestützte Stimulation erzeugten verglichen wurde (Abbildung 1). Die manuelle Manipulation einer Akupunkturnadel führte zu abrupten und unregelmäßigen Beschleunigungsspitzen an der Nadelspitze mit erheblicher Variabilität zwischen den Anwendern13. In der ursprünglichen Validierungsstudie lagen die Beschleunigungswerte zwischen 0,1 m/s2 und 2,9 m/s2, wobei ein mittlerer Wert von etwa 1,3 m/s2 beobachtet wurde; außerdem wurden während der manuellen Nadelmanipulation dominierende Vibrationsfrequenzen von etwa 70–90 Hz gemessen (Abbildung 1A,B)3,13.
Basierend auf diesen Messungen wurde das MAI so eingestellt, dass es reproduzierbare vibratoire Stimulationen bei 85 Hz und 1,3 m/s2 liefert. Unter diesen Bedingungen erzeugte das Gerät während der Stimulation stabile und kontinuierliche Beschleunigungsformen, was zeigt, dass manuellartige Nadelvibrationen in quantifizierbare und reproduzierbare mechanische Reize umgewandelt werden können (Abbildung 1D,E).
Diese Beobachtung stellt eine direkte mechanische Überprüfung der Geräteausgabe dar, anstelle einer Verhaltens- oder mechanistischen Interpretation. Diese Ergebnisse bestätigen die Fähigkeit der MAI-Plattform, die mechanische Akupunkturstimulation zu standardisieren, während gleichzeitig Vibrationscharakteristika erhalten bleiben, die mit denen der manuellen Akupunkturmanipulation vergleichbar sind.
Verhaltensmäßige Validierung in einem kokaininduzierten Modell der motorischen Aktivität
Die in Abbildung 2 gezeigten Verhaltensdaten werden als repräsentative Validierungsdaten aus früheren MAI-Studien unter Verwendung eines Ratten-Modells zur kokaininduzierten Lokomotoraktivität präsentiert, sofern nicht anders in der Abbildungslegende angegeben.
Die biologische Wirksamkeit des Protokolls wurde anhand eines Modells zur kokaininduzierten motorischen Aktivität bewertet (Abbildung 2). Die Gabe von Kokain führte zu einer deutlichen Steigerung der motorischen Aktivität, während die MAI-Stimulation an HT7 die kokaininduzierte Hyperlokomotion signifikant abschwächte4,5,7,8,13. Diese Experimente wurden in der Regel mit 6–8 Ratten pro Gruppe durchgeführt, und die statistische Signifikanz wurde mittels ANOVA-basierter Vergleiche bestimmt, wie in den Originalstudien berichtet. Die hemmende Wirkung war abhängig von der Stimulationsdauer und am ausgeprägtesten nach 20 s Stimulation bei 85 Hz und 1,3 m/s2 (Abbildung 2A–C).
Experimente zur Optimierung der Stimulationsparameter zeigten weiterhin, dass die hemmende Wirkung von der Stimulationsintensität und der Lokalisation der Akupunkturpunktstelle abhing. Mechanische Stimulation an HT7 reduzierte signifikant die kokaininduzierten lokomotorischen Reaktionen, während die Stimulation der benachbarten Kontrollstelle LI5 unter identischen Bedingungen keine Unterdrückung der lokomotorischen Aktivität bewirkte4,13. Somit war die direkte Verhaltensbeobachtung, dass die Stimulation von HT7 die kokaininduzierte lokomotorische Aktivität verringerte, während die Stimulation von LI5 unter vergleichbaren Stimulationsbedingungen keine gleichartige hemmende Wirkung zeigte (Abbildung 2D,E). Diese Befunde deuten darauf hin, dass die verhaltensbezogene Wirkung spezifisch für den Akupunkturpunkt war und nicht auf unspezifische Folgen der Fixierung oder der Handgelenkstimulation zurückzuführen ist.
Bereits frühere Validierungsnachweise für die peripheren und zentralen Bahnen, die an der MAI-Stimulation beteiligt sind
Die Ergebnisse in diesem Abschnitt sind aus früheren mechanistischen Validierungsstudien zusammengefasst. Periphere und zentrale Validierungsexperimente stützten weiterhin die Spezifität des MAI-Protokolls (Abbildung 3). Die hemmende Wirkung der HT7-Stimulation wurde durch die Injektion eines Lokalanästhetikums signifikant verringert und durch Durchtrennung des Nervus ulnaris aufgehoben, was darauf hinweist, dass eine intakte periphere afferente Signalübertragung über den Nervus ulnaris für die Verhaltenseffekte der mechanischen Akupunkturstimulation erforderlich ist3,13. Im Gegensatz dazu hoben die Durchtrennung des Nervus radialis oder des Nervus medianus die hemmende Wirkung der HT7-Stimulation nicht auf, was die anatomische Spezifität der afferenten Bahn über den Nervus ulnaris untermauert. Diese Experimente wurden mit den in den ursprünglichen Studien angegebenen Gruppengrößen durchgeführt, typischerweise 6–8 Ratten pro Gruppe, sofern nicht anders angegeben.
Repräsentative Aufzeichnungen zeigten, dass die MAI-Stimulation vorzugsweise große myelinisierte A-Faserbahnen aktivierte, die mit Mechanorezeptoren assoziiert sind, einschließlich Pacini-Körperchen und Meissner-Körperchen, während in der C/Aδ-Faser-nozizeptiven Bahn relativ schwächere Antworten beobachtet wurden5,13. Diese Aussage bezieht sich auf direkte elektrophysiologische Beobachtungen afferenter Antworten. Die Interpretation, dass diese Antworten eine signalübertragende Aktivität entlang mechanorezeptorassoziiierter Bahnen widerspiegeln, wird als schlussfolgernde Aussage auf Ebene der neuronalen Bahnen präsentiert, basierend auf früheren Validierungsstudien. Außerdem aktivierte ulnare mechanische Stimulation die Bahn des Hinterstrangs–Cuneatkerns, und die Unterbrechung dieser Bahn verhinderte die inhibitorische Wirkung auf kokaininduzierte motorische Reaktionen3. Nachfolgende Studien zeigten weiterhin die Beteiligung des lateralen Hypothalamus, der Bahn aus präfrontalem medialischem Kortex und lateralem Habenula-Kern, des rostromedialen tegmentalen Nukleus sowie der mesolimbischen dopaminergen Schaltung an der MAI-vermittelten Unterdrückung kokainbezogener Verhaltensreaktionen (Abbildung 4)3,4,7,8,13,15. Zu diesen zentralen Bahnstudien gehörten Ansätze zur Bahndesaktivierung oder -inhibition, wie elektrolytische Läsion, durch Ibotensäure induzierte chemische Läsion und Halorhodopsin-vermittelte optogenetische Inhibition, um zu prüfen, ob diese Schaltkreise für die verhaltensbezogenen Effekte der HT7-Stimulation erforderlich sind. Da diese Experimente spezialisierte Manipulationen auf Schaltkreisebene beinhalten, werden sie hier als frühere Validierungsbeweise zusammengefasst und nicht als Schritt-für-Schritt-Experimentierverfahren dargestellt.
Insgesamt zeigen diese repräsentativen Ergebnisse, dass die MAI-basierte Stimulation ein reproduzierbares und quantifizierbares mechanisches Akupunkturprotokoll darstellt, das in der Lage ist, definierte periphere Mechanorezeptorwege zu aktivieren sowie belohnungsbezogene neuronale Schaltkreise und Verhaltensantworten zu modulieren.

Abbildung 1: Entwicklung und Validierung des mechanischen Akupunkturinstruments (MAI). (A) Schematische Darstellung der Variabilität manueller Akupunkturmanipulation zwischen verschiedenen Anwendern. (B) Vertreterische Beschleunigungskurven, die während manueller Akupunkturmanipulation erzeugt werden. (C) Wirkung manueller Akupunktur am Punkt HT7, durchgeführt von vier verschiedenen Anwendern, auf die kokaininduzierte motorische Aktivität, wodurch die interindividuelle Variabilität der Verhaltenseffekte manueller Stimulation veranschaulicht wird. (D) Beschriftete Abbildung des zusammengesetzten MAI mit Nadel, Krokodilklemme, Vibrationsmotor und Gummistopfen zur Standardisierung der Eindringtiefe von 3 mm. (E) Vertreterische Beschleunigungsformkurve, erzeugt durch das MAI bei 85 Hz und 1,3 m/s2, was eine stabile und reproduzierbare mechanische Stimulation zeigt. (F) Vertreterische Abbildungen der anatomischen Lokalisation der Akupunkturpunkte HT7 und LI5 an der Vorderpfote der Ratte. Rote Punkte markieren die zur Nadeleinführung verwendeten Akupunkturstellen. HT7 wurde an der Querfalte des Handgelenks in der Nähe der Sehne des Musculus flexor carpi ulnaris lokalisiert, während LI5 an der radialen Seite des dorsalen Handgelenks zwischen den Sehnen des Musculus extensor pollicis longus und des Musculus extensor pollicis brevis identifiziert wurde, was reproduzierbare anatomische Referenzpunkte für die Lokalisation der Akupunkturpunkte bietet. Diese Abbildung wurde mit Genehmigung von Kim et al.13 adaptiert. Bitte klicken Sie hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 2Optimierung der mechanischen Stimulationsparameter im Kokain-induzierten Modell der Lokomotorikaktivität. (A–C) Einflüsse der Stimulationsdauer, Stimulationsintensität und Nadeleinführtiefe auf die vom Kokain induzierte locomotorische Aktivität. (A) Die HT7-MAI-Stimulation wurde für 0, 10, 20 oder 40 s bei 85 Hz und 1,3 m/s angewendet2. (B) Es wurde eine HT7-MAI-Stimulation für 20 s bei unterschiedlichen Beschleunigungsintensitäten angewendet. (C) Die HT7-MAI-Stimulation wurde bei unterschiedlichen Nadeleinführtiefen angewendet. (D) Repräsentative Bewegungsspuren während der Untersuchung der motorischen Aktivität nach Gabe von Kochsalzlösung, Kokain, Kokain plus HT7-Stimulation oder Kokain plus LI5-Stimulation. (EMechanische Akupunkturstimulation am HT7, jedoch nicht am LI5, mit 85 Hz und 1,3 m/s2 für 20 s, die kokaininduzierte Steigerung der motorischen Aktivität signifikant abschwächte. Die Daten sind als Mittelwert ± SEM angegeben. *p < 0,05 im Vergleich zur Kokain-behandelten Kontrolle. Diese Abbildung wurde mit Genehmigung von Kim et al. adaptiert.13. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 3: Periphere afferente und mechanorezeptorische Validierung der durch MAI vermittelten Akupunkturwirkungen. (A) Schematisches Diagramm der durch mechanische Akupunktur induzierten peripheren-zentralen Signalübertragung. Durch Vibrationssimulation am HT7-Punkt werden Mechanorezeptoren wie Meissner- und Pacinian-Körperchen in der Haut und im Unterhautgewebe aktiviert. Diese Signale werden über große myelinisierte afferente A-Fasern des Nervus ulnaris zu den Rückenmarksegmenten C8–T1 weitergeleitet und beeinflussen anschließend das mesolimbische dopaminerge System. (B) Wirkung einer lokalanästhetischen Injektion auf die hemmende Wirkung der HT7-MAI-Stimulation. Die Injektion von Bupivacain um HT7 verringerte die suppressive Wirkung der HT7-Stimulation auf die kokaininduzierte motorische Aktivität, was auf die Beteiligung lokaler peripherer afferenter Signalwege hinweist. (C–H) Somatische afferente Antworten von mit Pacinian-Körperchen assoziierten Fasern und mit Meissner-Körperchen assoziierten Fasern während der MAI-Stimulation am HT7-Punkt. (I–N) Antworten von A-Fasern und C-Fasern während der MAI-Stimulation am HT7-Punkt. Die MAI-Stimulation aktiviert A-Faser-Afferenzen stark und erzeugt schwächere Reaktionen der C-Fasern. Die Daten sind als Mittelwert ± SEM dargestellt. *p < 0,05 im Vergleich zum Ausgangswert oder zur Kokain-behandelten Kontrolle, je nach Kontext. Diese Abbildung wurde mit Genehmigung von Kim et al.13 angepasst. Klicken Sie hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 4: Vorgeschlagene periphere-zentrale neuronale Bahn, die der MAI-vermittelten Modulation kokaininduzierter Reaktionen und des mesolimbischen dopaminergen Systems zugrunde liegt. Die MAI-Stimulation auf der Haut aktiviert periphere sensorische Nerven und leitet somatosensorische Signale über aufsteigende spinale Bahnen weiter. Diese Eingaben werden an zerebrale Schaltkreise weitergeleitet, die den mPFC, das LHb, das RMTg, das VTA und den NAc umfassen. Die Aktivierung der mPFC–LHb–RMTg-Bahn könnte die GABAerge Hemmung der dopaminergen Neurone im VTA verstärken, wodurch die Dopaminfreisetzung im NAc verringert und die kokaininduzierte psychomotorische Aktivierung unterdrückt wird. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.