Ottimizzazione delle tecniche di fotoneuromodulazione per valutare il ruolo dei diodi emettitori di luce verde nella gestione del dolore

La nostra ricerca si concentra sulla gestione del dolore senza farmaci utilizzando la fotoneuromodulazione con diodo a emissione di luce verde, un approccio che abbiamo chiamato GLED. Il nostro obiettivo è determinare in che modo GLED modula le vie del dolore, ma anche identificare i parametri di esposizione ottimali per gli studi preclinici e clinici. Il campo della fotoneuromodulazione è ancora agli inizi e stiamo appena iniziando a grattare la superficie del suo potenziale. Questo approccio sta aprendo molte nuove porte, in particolare nella comprensione di come influisce sulla plasticità sinaptica e sulla neuroinfiammazione.

Le sfide includono l'ottimizzazione dell'intensità della luce e della durata dell'esposizione in diversi modelli di dolore modale e tra animali e esseri umani e la garanzia della coerenza nella valutazione del dolore in entrambi gli studi. Inoltre, la traduzione degli studi preclinici in applicazioni sull'uomo richiede un'ulteriore accelerazione. Abbiamo stabilito che la terapia GLED utilizzando una lunghezza d'onda specifica di 525 nanometri modula efficacemente le vie del dolore. Questo approccio non invasivo e non farmacologico ha dimostrato un successo significativo nell'alleviare il dolore acuto e cronico e condizioni come l'emicrania, la fibromialgia e il dolore post-chirurgico.

Questo protocollo colma una lacuna nelle metodologie di esposizione GLED incoerenti tra gli studi, standardizzando parametri come intensità, durata e configurazione. Il protocollo garantisce la riproducibilità e la coerenza sia negli studi preclinici che in quelli clinici.

[Narratore] Per iniziare, procurarsi strisce LED flessibili a spettro visibile per la procedura. Utilizzando un luxmetro, misurare e ottimizzare l'intensità della luce e coprire i LED con nastro adesivo nero secondo necessità per ottenere l'intensità desiderata. Quindi fissa le strisce LED ai bordi superiori dei ripiani in filo metallico in una stanza buia per assicurarti che ogni ripiano abbia una fonte di esposizione alla luce dedicata. Collegare i timer alle strisce LED per esporre le gabbie per otto ore al giorno dalle 6:00 alle 14:00. Utilizzare un luxmetro per finalizzare l'ottimizzazione dell'intensità della luce all'interno delle gabbie dopo aver coperto o scoperto alcuni dei LED. Successivamente, acclimata il ratto in una scatola di plexiglass trasparente su una rete metallica per un'ora prima del test nella stessa stanza con lo sperimentatore presente. Misura le soglie di ritiro della zampa utilizzando il metodo Dixon su e giù con filamenti Von Frey sulla zampa posteriore sinistra. Ora posiziona il ratto in una scatola di plexiglass trasparente sull'apparecchio di Hargreaves per un'ora e misura la sensibilità termica di base utilizzando il test di Hargreaves. Per valutare le soglie comportamentali preoperatorie, posizionare il laser a infrarossi sotto il centro della zampa posteriore sinistra dell'animale. Avvia lo stimolo termico e registra il tempo impiegato dall'animale per ritirare la zampa in risposta al calore. Dopo aver acquisito i comportamenti sensoriali di base, alloggiare l'animale in gabbie statiche per l'esposizione alla luce con accesso continuo a cibo e acqua per quattro giorni prima dell'intervento chirurgico. Dopo che l'esposizione alla luce si è conclusa alle 14:00 del quarto giorno, eseguire un intervento chirurgico di incisione sulla zampa posteriore sinistra seguendo il modello di Brennan per indurre il dolore postoperatorio. Il quinto giorno, condurre i test di Von Frey e Hargreaves come dimostrato. Preparare la stanza di esposizione assicurandosi che sia completamente priva di fonti di luce esterne per eliminare potenziali interferenze. Posizionare le luci a LED a una distanza compresa tra tre e sei piedi dalla sedia del soggetto. Quindi utilizzare un luxmetro per assicurarsi che l'intervallo di intensità della luce sia compreso tra 90 e 100 lux nell'area primaria in cui è seduto il paziente. Istruire il paziente a valutare il proprio dolore su una scala da zero a 10. Per le misurazioni di applicazioni singole, applicare il filamento Von Frey tre volte in tre punti diversi con un intervallo di cinque secondi. Per misurare la sommatoria temporale, applicare il filamento una volta al secondo per un totale di 10 volte. Quindi chiedi al soggetto di valutare il dolore dell'applicazione finale. Dopo la familiarizzazione, lasciare che il paziente faccia una pausa di tre minuti. Quindi applicare il filamento tre volte in tre punti diversi sul muscolo trapezio dominante con un intervallo di cinque secondi tra le applicazioni. Misurare l'effetto della sommatoria temporale dopo 10 applicazioni sul trapezio dominante e registrare la risposta del soggetto. Per la valutazione della modulazione del dolore condizionato, preparare un bagno di acqua fredda a 12 gradi Celsius. Apri il software MEDOC per la valutazione CPM. Seleziona l'opzione Algomed nella schermata iniziale e scegli il dispositivo algometro per attivarlo. Dopo aver scelto il paziente corretto, selezionare il programma di test appropriato. Selezionare il sito per l'applicazione del dispositivo. Per familiarizzare, scegli il muscolo trapezio non dominante dal diagramma del corpo. Informare il paziente che il dispositivo misura la quantità di pressione applicata e verrà utilizzato per applicare pressione sul lato non dominante del muscolo trapezio. Istruisci il paziente a dire di fermarsi non appena inizia a sentire dolore. Fare clic su Avvia sul sistema per avviare il test, che imporrà un'attesa di cinque secondi prima di applicare la pressione, applicare l'algometro al muscolo trapezio aumentando la forza a una velocità di 30 kilopascal al secondo. Registrare la risposta del paziente sul foglio di registrazione. Controllare la temperatura dell'acqua in un bagno di acqua ghiacciata utilizzando un termometro per assicurarsi che sia di circa 12 gradi Celsius prima di avviare il timer per 10 secondi. Chiedi al partecipante di immergere la mano dominante nell'acqua fino al polso, assicurandoti che la mano sia rilassata e che le dita siano divaricate. Al termine dei 10 secondi, chiedi al partecipante di valutare il proprio dolore su una scala da zero a 10 quando l'operatore dice ora. Dopo una pausa di tre minuti, richiedere il permesso di esporre il muscolo trapezio dominante per la modulazione del dolore condizionato o la valutazione CPM. Fare clic su Start sul software per iniziare e istruire il paziente a dire stop quando inizia a sentire dolore. Ora applica l'algometro sul muscolo trapezio, aumentando la forza a una velocità di 30 kilopascal al secondo. Registrare la risposta del paziente sul foglio di registrazione. Cinque minuti dopo, istruire il paziente a immergere la mano non dominante fino al polso nel bagno di acqua ghiacciata. Applicare l'algometro al muscolo trapezio, aumentando la forza a una velocità di 30 kilopascal al secondo e registrare la risposta. Dopo aver determinato il basale, esporre il paziente alla luce LED assegnata per 1,5 ore. Dopo la terapia di esposizione alla luce, ripetere tutte le misurazioni completate al basale. L'aumento dell'intensità del LED verde ha aumentato significativamente le latenze di ritiro della zampa nei ratti nell'arco di sette giorni, con il più forte effetto antinocicettivo osservato a 200 lux. L'esposizione al LED verde a 100 lux ha invertito efficacemente l'ipersensibilità meccanica in un modello di dolore di ratto indotto da chirurgia della zampa. Soglie di prelievo delle zampe significativamente aumentate nell'arco di due giorni. L'esposizione giornaliera al LED verde ha invertito significativamente l'ipersensibilità termica mostrata dall'aumento delle latenze di ritiro della zampa dopo la chirurgia incisionale nei ratti. La sensibilità meccanica è stata potenziata dalla sommatoria temporale e ridotta dalla modulazione del dolore condizionato.