Methodenartikel

Een mechanisch acupunctuurinstrument voor reproduceerbare vibratiestimulatie van acupunctuurpunten bij ratten

58 weergaven

⸱

DOI:

10.3791/72266

⸱

25 augustus 2026

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1KM Science Research Division, Korea Institute of Oriental Medicine, 2Department of Acupuncture, Moxibustion and Acupoint, College of Korean Medicine, Daegu Haany University, Daegu, 3Department of Physiology, Yonsei University College of Medicine

* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

Dit protocol beschrijft een gestandaardiseerde mechanische acupunctuermethode met gebruik van een vibratiestimulatieapparaat dat reproduceerbare naaldstimulatie levert op het HT7-acupunctuurpunt bij ratten. Deze methode is gevalideerd in een model van cocaïne-geïnduceerde locomotorische activiteit en biedt een kwantitatief en reproduceerbaar platform voor het onderzoek naar de perifere en centrale neurofysiologische mechanismen die ten grondslag liggen aan acupunctuur-gemedieerde effecten.

Samenvatting

Hoewel handmatige acupunctuur veelvuldig wordt gebruikt in experimenteel en klinisch onderzoek, is de toepassing ervan beperkt door een gebrekkige reproduceerbaarheid als gevolg van door de behandelaar bepaald variabele naaldmanipulatie. Om deze beperking te overwinnen, is een mechanisch acupunctuurinstrument (MAI) ontwikkeld om gecontroleerde vibratiestimulatie via een ingebrachte acupunctuurnaald toe te dienen zonder gebruik van elektrische stroom. Dit artikel presenteert een gestandaardiseerd protocol voor het toepassen van MAI-stimulatie op het acupunctuurpunt HT7 bij ratten, inclusief de voorbereiding van de dieren, de lokalisatie van het acupunctuurpunt, de naaldplaatsing, de configuratie van de stimulatieparameters en de gedragsbeoordeling. Representatieve validatiestudies lieten zien dat MAI-stimulatie bij HT7 de door cocaïne geïnduceerde locomotorische activiteit verminderde en bij voorkeur mechanoreceptor-geassocieerde A-vezelpaden activeerde. Verdere studies bevestigden de betrokkenheid van perifere ulnaire afferenten, het dorsale kolombaan en mesolimbische beloningscircuits bij het mediëren van deze effecten. De representatieve resultaten in dit artikel zijn gebaseerd op eerder gepubliceerde validatiestudies met het MAI-platform. Dit protocol biedt een reproduceerbare en kwantitatieve methode voor het onderzoeken van de neurofysiologische mechanismen van acupunctuurstimulatie in experimentele diermodellen.

Inleiding

Handmatige acupunctuur is een traditionele stimulatiemethode op basis van naalden die via directe naaldmanipulatie dynamische mechanische input aan perifere weefsels levert en op grote schaal wordt toegepast in zowel klinische als experimentele settings1,2. In tegenstelling tot elektroacupunctuur (EA) genereert handmatige acupunctuur complexe mechanische stimulatie, waaronder weefseldeformatie en activatie van perifere mechanoreceptoren, door fysieke manipulatie van de ingebrachte naald2. Deze mechanische componenten worden beschouwd als belangrijke bijdragers aan de karakteristieke fysiologische effecten van acupunctuur en worden geacht somatosensorische afferente banen op een andere manier aan te spreken dan elektrische stimulatie3,4.

Ondanks de fysiologische relevantie en het brede gebruik blijft de experimentele toepassing van handmatige acupunctuur beperkt door een gebrekkige reproduceerbaarheid2. De therapeutische effecten van handmatige acupunctuur zijn grotendeels afhankelijk van operator-afhankelijke factoren, waaronder technieken voor naaldmanipulatie, stimulatie-intensiteit, frequentie en duur, die aanzienlijk kunnen variëren tussen verschillende beoefenaars en experimentele condities1. Deze variabiliteit vormt een groot obstakel voor mechanistische studies die proberen causale relaties vast te stellen tussen acupunctuurstimulatie en neurofysiologische resultaten.

Om deze beperkingen te overwinnen, is EA vaak als alternatieve methode aangenomen omdat het nauwkeurige controle mogelijk maakt over stimulatieparameters zoals frequentie, amplitude en duur. EA introduceert echter een elektrische input die neurale paden kan rekruteren die verschillen van die welke door handmatige naaldinstekking worden geactiveerd5. Bijgevolg blijft het moeilijk om de specifieke bijdrage van mechanische stimulatie, wat een fundamenteel onderdeel is van traditionele handmatige acupunctuur, te isoleren en te evalueren. Daarom is er een reproduceerbare methode nodig die in staat is om gecontroleerde mechanische stimulatie te leveren zonder elektrische storende factoren voor mechanistisch acupunctuuronderzoek.

Om deze beperking aan te pakken, werd in 2013 een mechanisch acupunctuurinstrument (MAI) ontwikkeld om vibratiegebaseerde mechanische stimulatie te reproduceren, terwijl kwantitatieve controle over de stimulatieparameters mogelijk werd gemaakt3,5. Dit apparaat levert gecontroleerde vibratiestimulatie direct aan een ingevoerde acupunctuurnaald, waardoor de mechanische input die op het weefsel wordt toegepast, wordt gestandaardiseerd. Met deze benadering hebben eerdere studies aangetoond dat mechanische acupunctuur somatosensorische, beloningsgerelateerde en autonome neurale circuits moduleert in meerdere experimentele modellen4,6,7,8. Zo verminderde mechanische stimulatie bij HT7-acupunctuurpunten cocaïne-geïnduceerde gedragsresponsen en alcoholafhankelijkheid via modulatie van mesolimbische dopaminecircuits, endogene opioïdepaden en somatosensorische relaiscircuits6,7. Daarnaast onderdrukte een gecombineerde mechanische en elektrische stimulatie, toegepast op neurogene plekken, hypertensie via opioïde-gemedieerde mechanismen in centrale autonome regio's5. In totaal hebben ongeveer 30 studies met dit platform bijgedragen aan het mechanistische begrip van acupunctuur bij verslaving, autonome regulatie en andere experimentele condities.

In tegenstelling tot algemene stimulatiesystemen die enkel trillingen gebruiken, biedt dit protocol een geïntegreerde workflow voor naaldgekoppelde, niet-elektrische, trillingsgebaseerde mechanische acupunctuur bij wakke ratten. Het combineert de assemblage van het apparaat, de koppeling tussen naald en motor, de standaardisatie van de insertiediepte, accelerometer-gebaseerde kalibratie, de lokalisatie van acupunctuurpunten en representatieve gedragsvalidatie met behulp van HT7-stimulatie in een model van cocaïne-geïnduceerde locomotorische activiteit bij ratten. Dit artikel biedt hiermee een reproduceerbaar experimenteel protocol voor gecontroleerde mechanische acupunctuurstimulatie, in plaats van de presentatie van een nieuw therapeutisch apparaat.

De gestandaardiseerde en kwantitatief gecontroleerde output van de MAI kan mogelijk ook een nuttig platform bieden voor toekomstige integratie met datagestuurde analytische benaderingen. Omdat stimulatieparameters zoals vibratiefrequentie, versnelling, insertiediepte en stimulatieduur nauwkeurig kunnen worden gedefinieerd en gereproduceerd, kunnen deze variabelen dienen als gestructureerde inputs voor computationele modellering. Recente studies hebben aangetoond dat benaderingen op basis van machine learning, deep learning en transfer learning de feature-extractie, signaalclassificatie, patroonherkenning en optimalisatie in complexe biomedische beelden en vibratiegebaseerde signaaldatasets kunnen verbeteren9,10,11,12. Vergelijkbare benaderingen zouden potentieel kunnen worden toegepast op MAI-gebaseerd acupunctuuronderzoek door stimulatieparameters te integreren met gedragsmatige, neurofysiologische en vibratie-outputdata om signaalanalyse, gedragsclassificatie, optimalisatie van stimulatieparameters en de voorspelling van acupunctuurgerelateerde responsen te ondersteunen. Toekomstige studies die MAI-gebaseerde stimulatie combineren met machine learning-methodologieën kunnen zo de precisie, reproduceerbaarheid en mechanistische interpretatie van acupunctuuronderzoek verder verbeteren.

Belangrijk is dat de representatieve validatiegegevens in dit artikel zijn gereproduceerd, aangepast of samengevat uit eerder gepubliceerde studies waarbij gebruik is gemaakt van het MAI-platform. Het hoofddoel van dit artikel is niet om nieuwe experimentele resultaten te rapporteren, maar om een gedetailleerd stapsgewijs protocol te bieden voor de reproduceerbare toepassing van gestandaardiseerde mechanische acupunctuurstimulatie in experimentele diermodellen.

Protocol

Alle in dit artikel beschreven dierprotocollen zijn goedgekeurd door de Institutional Animal Care and Use Committees (IACUCs) van de Daegu Haany University (DHU2012-008, DHU2022-12) en de Yonsei University College of Medicine (# 2023-0006) en zijn uitgevoerd in overeenstemming met de National Institutes of Health Guide for the Care and Use of Laboratory Animals.

1. Voorbereiding van het mechanische acupunctuurinstrument

  1. Stel het mechanische acupunctuurinstrument (MAI) samen (Figuur 1).
    1. Bereid een mechanisch acupunctuurinstrument (MAI) voor, bestaande uit een op maat gemaakte besturingseenheid en een mechanische vibrator die is verbonden met een acupunctuurnaald (Figuur 1D). Gebruik de besturingseenheid om de stimulatie-intensiteit, de vibratiefrequentie en de stimulatieduur aan te passen3,4,13.
    2. Gebruik een steriele acupunctuurnaald met een diameter van 0,10 mm, een naaldschacht van 10 mm en een handvat van 10 mm. Bevestig een rubberen stop الاختaar aan de naaldschacht op een afstand van 3 mm van de naaldpunt om de inbrengdiepte te standaardiseren.
    3. Bevestig de vibratiemotor aan de acupunctuurnaald met een stabiele clipverbinder. Controleer of de naald niet slipt tijdens de vibratie en of de stop gefixeerd blijft tijdens de stimulatie.
  2. Configureer de stimulatieparameters.
    1. Stel de stimulatieconditie in op continue vibratie bij 85 Hz en 1,3 m/s2 gedurende 20 s, wat stabiele acceleratiegolfvormen genereert tijdens de stimulatie (Figuur 1E).
      ​OPMERKING: Eerdere validatie-experimenten13 toonden aan dat handmatige acupunctuur vibratiefrequenties genereerde van ongeveer 70–90 Hz en acceleratiewaarden die gemiddeld ongeveer 1,3 m/s2 waren (Figuur 1A,B). Op basis van deze metingen werd het MAI geconfigureerd om vibratiestimulatie te leveren bij 85 Hz en 1,3 m/s2, wat nauw aansluit bij de mechanische kenmerken van handmatige acupunctuur terwijl het een stabiele en reproduceerbare output biedt. De stimulatieduur van 20 s is overgenomen uit eerder gepubliceerde studies naar parameteroptimalisatie13 in een rattenmodel voor cocaïne-geïnduceerde locomotorische activiteit, waarin verschillende stimulatieduren en acceleratie-intensiteiten werden vergeleken om een effectieve en goed getolereerde stimulatieconditie te identificeren. In dit protocol verwijst "frequentie" naar de dominante frequentiecomponent van de vibratie van de naaldpunt, gemeten vanuit het accelerometersignaal. Deze waarde weerspiegelt de vibratie die naar de naaldpunt wordt overgedragen tijdens de handmatige manipulatie door het handvat te flickken, en niet het tragere ritme van herhaalde handbewegingen door de operator.
    2. Pas de conditie van 85 Hz en 1,3 m/s2 toe om een stabiel en reproduceerbaar vibratiepatroon te genereren dat vergelijkbaar is met handmatige naaldmanipulatie (Figuur 1E).
  3. Valideer de vibratie-output.
    1. Om een stabiele vibratie-output te valideren, bevestig de naaldpunt stevig aan de accelerometer, zodat de mechanische vibratie van de motor direct van de naald naar de sensor wordt overgebracht.
    2. Registreer het acceleratiesignaal tijdens de stimulatieperiode met behulp van een data-acquisitiesysteem en analyseer het signaal met LabVIEW of vergelijkbare software.
    3. Definieer de acceleratiewaarde als de stabiele acceleratie van de naaldpunt gemeten tijdens de plateau-fase van de stimulatie na de initiële transiënte respons, en bereken de dominante vibratiefrequentie uit het acceleratiesignaal.
    4. Voer een kalibratie uit voor elke experimentele sessie en telkens wanneer de motor, connector, naald of de koppeling tussen naald en motor wordt vervangen of aangepast.
    5. Ga pas over tot dierproeven wanneer de gemeten dominante frequentie en acceleratie stabiel blijven tijdens de plateau-fase en binnen een acceptabel bereik van de doelparameters voor stimulatie liggen, zoals ongeveer ±10% van 85 Hz en 1,3 m/s2.
      OPMERKING: Representatieve acceleratiesporen gegenereerd tijdens handmatige acupunctuur en MAI-stimulatie zijn weergegeven in Figuur 1B,E.

2. Voorbereiding van de dieren en model voor cocaïne-geïnduceerde locomotorische activiteit

  1. Bereid de proefdieren voor.
    1. Gebruik mannelijke Sprague-Dawley ratten met een gewicht van 270–320 g voor experimenten naar cocaïne-geïnduceerde locomotieactiviteit3,4,5. Huisvest de dieren onder een licht/donkercyclus van 12 uur met vrije toegang tot voedsel en water.
    2. Wijs 6–8 dieren toe aan elke experimentele groep, tenzij anders aangegeven.
  2. Habituatie van de dieren.
    1. Habitueer elke rat aan de experimentele procedures 1 dag vóór de test. Pas zachte hantering en sham-acupunctuurmanipulatie toe zonder naaldinsertie gedurende 2–3 min.
    2. Plaats de dieren gedurende 90 min in de kamer voor locomotieactiviteit om stressgerelateerde gedragsresponsen tijdens de stimulatieprocedures bij wakkere dieren te verminderen.
    3. Habitueer de ratten vóór het acupunctuurexperiment dagelijks aan grijphantering en lichte handmatige fixatie voor dezelfde duur als de geplande acupunctuurprocedure.
    4. Houd het dier tijdens de stimulatie voorzichtig met de hand vast om het lichaam en de voorpoten te stabiliseren zonder overmatige druk uit te oefenen. Fixeer de niet-acupunctuur controle-dieren op dezelfde wijze en gedurende dezelfde duur, maar zonder naaldinsertie, om te controleren voor gegeneraliseerde effecten van immobilisatiestress.
      OPMERKING: Operatoren dienen getraind te zijn om fixatie, naaldinsertie en stimulatie consistent uit te voeren.
    5. Indien aanhoudend worstelen, vocalisatie, ontsnappingspogingen of andere overmatige stressresponsen worden waargenomen, stop dan de procedure en zorg voor aanvullende habituatie vóór de test.
      OPMERKING: Voer alle acupunctuurstimulatieprocedures uit bij wakkere dieren onder lichte handmatige fixatie.

3. Lokalisatie van acupunctuurpunten

  1. Lokaliseer de acupunctuurpunten HT7 en LI5.
    1. Lokaliseer de acupunctuurpunten met behulp van de transpositie-methode, waarbij de locatie van het acupunt bij de mens wordt geprojecteerd op de overeenkomstige anatomische plek bij het dier.
    2. Identificeer HT7 (Shenmen) bij de dwarsplooi van de pols van de voorpoot, radiaal ten opzichte van de pees van de musculus flexor carpi ulnaris3,4,5,8.
      ​OPMERKING: Deze locatie komt anatomisch overeen met de regio van de ulnaire tunnel/kanaal van Guyon nabij de nervus ulnaris. In contrast hiermee bevindt LI5 zich aan het radiale uiteinde van de dorsale zijde van de pols, tussen de pezen van de musculus extensor pollicis en de musculus extensor pollicis brevis. LI5 is gepositioneerd aan de tegenovergestelde zijde van HT7 en bevindt zich ongeveer 5 mm ervan verwijderd (Figuur 1F). Deze anatomische referentiepunten werden gebruikt om een reproduceerbare lokalisatie van de acupunctuurpunten te waarborgen14.
  2. Lokaliseer de controle-acupunctuurpunten.
    1. Gebruik LI5 als nabijgelegen controlepunt bij de pols. Lokaliseer LI5 ongeveer 5 mm van HT7, nabij het distale uiteinde van de radius, tussen de pezen van de musculus palmaris longus en musculus flexor carpi radialis.

4. Procedure voor mechanische stimulatie

  1. Voer experimenten naar locomotorische activiteit uit.
    1. Plaats de rat in de open-field kamer en laat deze 60 min habitueren. Registreer de baseline locomotorische activiteit gedurende 30 min.
    2. Injecteer cocaïne intraperitoneaal in een dosis van 15 mg/kg om locomotorische activatie op te wekken3,4,5. Beperk het dier lichtjes 1 min na de cocaïne-injectie.
    3. Om de insertiediepte te standaardiseren, wordt een rubberen stop op de naaldschacht bevestigd op een punt 3 mm vanaf de naaldpunt (Figuur 1D). Zorg ervoor dat de stop stevig is bevestigd zodat deze stabiel blijft tijdens insertie en vibratie.
    4. Schuif tijdens de naaldinsertie de naald door tot de stop het huidoppervlak licht raakt, terwijl overmatige compressie van de huid, die de effectieve insertiediepte zou kunnen beïnvloeden, wordt vermeden.
  2. Pas mechanische stimulatie toe.
    1. Pas continue vibratiestimulatie toe bij 85 Hz en 1,3 m/s2 gedurende 20 s, de geoptimaliseerde stimulatieconditie die is vastgesteld in parameter-validatie-experimenten (Figuur 2A–C). Houd de naald 1 min na insertie op zijn plaats en trek deze vervolgens terug.
    2. Blijf de locomotorische activiteit registreren tot 60 min na de cocaïne-injectie. Analyseer de locomotorische activiteit in intervallen van 10 min of als totale afgelegde afstand over 60 min (Figuur 1C).
    3. Pas een stimulatie van 20 s toe als standaardconditie, omdat deze duur een robuuste remming van de door cocaïne geïnduceerde locomotorische activiteit veroorzaakte in eerdere validatie-experimenten (Figuur 2A–C).
      OPMERKING: Continue stimulatie van 40 s wekte stress-achtige gedragingen op, waaronder vocalisatie en vermijdingsreacties, en werd daarom uitgesloten van de standaardstimulatiecondities.
  3. Voer validatie-experimenten naar stimulusparameters uit.
    1. Vergelijk stimulatieduren van 0 s, 10 s, 20 s en 40 s of vergelijk verschillende acceleratie-instellingen, zoals 0,7 en 1,3 m/s2, om de stimulatieparameters te valideren (Figuur 2).
    2. Pas 50-Hz stimulatie toe als Meissner-corpuskel-georiënteerde conditie en 200-Hz stimulatie als Pacini-corpuskel-georiënteerde conditie voor mechanoreceptor-gerelateerde experimenten, zoals eerder beschreven4,8.

5. Gegevensverwerving en statistische analyse

  1. Meet de locomotieve activiteit met een overhead video-trackingsysteem. Plaats de dieren in een vierkante open-field kamer (40 cm × 40 cm × 45 cm) en kwantificeer de totale afgelegde afstand met behulp van video-trackingsoftware.
  2. Registreer versnellings-tijdcurven uit de output van de versnellingsmeter tijdens vibratiekalibratie-experimenten. Rapporteer de dominante frequentie, de versnellingsamplitude en de stabiele vibratieduur (Figuur 1D,E).
  3. Beoordeel de datadistributie op normaliteit alvorens parametrische statistische analyse uit te voeren. Wanneer de gegevens voldeden aan de aannames van normaliteit, werden groepsverschillen geanalyseerd met behulp van een eenweg- of tweeweg-variantieanalyse, gevolgd door passende post hoc-vergelijkingen.
  4. Voer gedragsregistratie en -analyse uit door onderzoekers die, indien mogelijk, blind waren voor de toewijzing aan de experimentele groep.
  5. Druk gedragsmatige en fysiologische gegevens uit als gemiddelde ± SEM. Analyseer de locomotieve activiteit met behulp van een eenweg- of tweeweg-herhaalde-metingen variantieanalyse (ANOVA), gevolgd door een Tukey post hoc-test.
    OPMERKING: Steekproefgroottes werden gekozen op basis van eerdere studies die hetzelfde model voor cocaïne-geïnduceerde locomotieve activiteit bij ratten en hetzelfde protocol voor mechanische acupunctuurstimulatie gebruikten. Om voldoende statistische power te garanderen, werden 6–8 ratten per groep gebruikt. Dieren werden alleen uitgesloten van de analyse wanneer vooraf gedefinieerde technische of procedurele problemen optraden, waaronder onjuiste lokalisatie van acupunctuurpunten, apparaatdefecten, onstabiele vibratie-output tijdens kalibratie of falen van de video-tracking.

Resultaten

Validatie van reproduceerbare mechanische stimulatie

De representatieve apparaatconfiguratie en de validatie van de trillingsoutput die worden getoond in Figuur 1 zijn gegenereerd voor het huidige manuscript, terwijl de kwantitatieve referentiebereiken voor trillingsparameters afgeleid van handmatige acupunctuur zijn samengevat uit eerdere validatiestudies.

De MAI werd gevalideerd door de mechanische output die werd gegenereerd tijdens handmatige acupunctuurmanipulatie te vergelijken met die van door het apparaat aangestuurde stimulatie (Figuur 1). Handmatige manipulatie van een acupunctuurnaald produceerde abrupte en onregelmatige acceleratiepieken bij de naaldpunt, met aanzienlijke variabiliteit tussen verschillende operateurs13. In de oorspronkelijke validatiestudie varieerden de acceleratiewaarden van 0,1 m/s2 tot 2,9 m/s2, met een gemiddelde waarde van ongeveer 1,3 m/s2, en werden dominante vibratiefrequenties van ongeveer 70–90 Hz gedetecteerd tijdens handmatige naaldmanipulatie (Figuur 1A,B)3,13.

Op basis van deze metingen werd de MAI geconfigureerd om reproduceerbare vibratiestimulatie te leveren bij 85 Hz en 1,3 m/s2. Onder deze omstandigheden genereerde het apparaat stabiele en continue versnellingsgolfvormen tijdens de stimulatie, wat aantoont dat handmatige naaldvibratie kan worden omgezet in kwantificeerbare en reproduceerbare mechanische input (Figuur 1D,E).

Deze observatie vormt een directe mechanische validatie van de output van het apparaat, in plaats van een gedragsmatige of mechanistische interpretatie. Deze bevindingen valideren het vermogen van het MAI-platform om mechanische acupunctuurstimulatie te standaardiseren, terwijl vibratiekenmerken behouden blijven die vergelijkbaar zijn met die van handmatige acupunctuurmanipulatie.

Gedragsmatige validatie in een model voor cocaïne-geïnduceerde locomotorische activiteit

De gedragsgegevens getoond in Figuur 2 worden gepresenteerd als representatieve validatiegegevens uit eerdere MAI-studies met een rattenmodel voor cocaïne-geïnduceerde locomotorische activiteit, tenzij anders aangegeven in het bijschrift van de figuur.

De biologische effectiviteit van het protocol werd geëvalueerd met behulp van een model voor cocaïne-geïnduceerde locomotorische activiteit (Figuur 2). Toediening van cocaïne leidde tot een aanzienlijke toename van de locomotorische activiteit, terwijl MAI-stimulatie bij HT7 de cocaïne-geïnduceerde hyperlocomotie significant attenuated4,5,7,8,13. Deze experimenten werden over het algemeen uitgevoerd met 6–8 ratten per groep, en de statistische significantie werd bepaald met behulp van ANOVA-gebaseerde vergelijkingen zoals gerapporteerd in de oorspronkelijke studies. Het remmende effect was afhankelijk van de stimulatieduur en was het meest robuust na 20 s stimulatie bij 85 Hz en 1,3 m/s2 (Figuur 2A–C).

Experimenten ter optimalisatie van de stimulatieparameters toonden verder aan dat het remmende effect afhankelijk was van de stimulatie-intensiteit en de locatie van het acupunctuurpunt. Mechanische stimulatie toegediend bij HT7 reduceerde de door cocaïne geïnduceerde locomotorische responsen significant, terwijl stimulatie van het nabijgelegen controlepunt LI5 onder identieke omstandigheden er niet in slaagde de locomotorische activiteit te onderdrukken4,13. De directe gedragsobservatie was dus dat HT7-stimulatie de door cocaïne geïnduceerde locomotorische activiteit verminderde, terwijl LI5-stimulatie onder overeenkomstige stimulatieomstandigheden hetzelfde remmende effect niet produceerde (Figuur 2D,E). Deze bevindingen geven aan dat het gedragseffect acupunctuurpunt-specifiek was en geen aspecifiek gevolg van fixatie of polsstimulatie.

Voorafgaand validatiebewijs voor de perifere en centrale pathways die betrokken zijn bij MAI-stimulatie

De resultaten in deze sectie zijn samengevat uit eerdere mechanistische validatiestudies. Perifere en centrale validatie-experimenten ondersteunden verder de specificiteit van het MAI-protocol (Figuur 3). Het remmende effect van HT7-stimulatie werd significant verminderd door injectie van een lokale verdovingsmiddel en volledig opgeheven door transectie van de nervus ulnaris, wat aangeeft dat intacte perifere afferente signalering via de nervus ulnaris vereist is voor de gedragseffecten van mechanische acupunctuurstimulatie3,13. In tegenstelling hiermee hief transectie van de nervus radialis of nervus medianus het remmende effect van HT7-stimulatie niet op, wat de anatomische specificiteit van de ulnaire afferente route ondersteunt. Deze experimenten werden uitgevoerd met groepsgroottes zoals vermeld in de oorspronkelijke studies, doorgaans 6–8 ratten per groep, tenzij anders aangegeven.

Representatieve opnames toonden aan dat MAI-stimulatie bij voorkeur grote gemyeliniseerde A-vezelbanen activeerde die geassocieerd zijn met mechanoreceptoren, waaronder Pacini- en Meissner-lichaampjes, terwijl relatief zwakkere responsen werden waargenomen in de C/Aδ-vezel nociceptieve baan5,13. Deze bewering verwijst naar directe elektrofysiologische observaties van afferente responsen. De interpretatie dat deze responsen mechanoreceptor-geassocieerde signalering weerspiegelen, wordt gepresenteerd als een deductie op baanniveau op basis van eerdere validatiestudies. Daarnaast activeerde mechanische stimulatie van de nervus ulnaris de baan van de dorsale kolommen naar de nucleus cuneatus, en disruptie van deze baan voorkwam het inhiberende effect op cocaïne-geïnduceerde locomotorische responsen3. Latere studies toonden verder de betrokkenheid aan van de laterale hypothalamus, de mediale prefrontale cortex-laterale habenula baan, de nucleus tegmentalis rostromedialis en het mesolimbische dopaminerge circuit bij de MAI-gemedieerde onderdrukking van cocaïne-gerelateerde gedragsresponsen (Figuur 4)3,4,7,8,13,15. Deze studies naar centrale banen omvatten benaderingen voor baan-disruptie of -inhibitie, zoals electrolytische laesies, chemische laesies geïnduceerd door iboteenzuur en halorhodopsine-gemedieerde optogenetische inhibitie, om te testen of deze circuits vereist waren voor de gedragseffecten van HT7-stimulatie. Omdat deze experimenten gespecialiseerde manipulaties op circuitniveau inhouden, worden ze hier samengevat als eerdere validatiebewijzen in plaats van gepresenteerd als stapsgewijze experimentele procedures.

Collectief tonen deze representatieve resultaten aan dat MAI-gebaseerde stimulatie een reproduceerbaar en kwantificeerbaar mechanisch acupunctuurprotocol biedt dat in staat is om gedefinieerde perifere mechanoreceptorpaden te activeren en beloningsgerelateerde neurale circuits en gedragsreacties te moduleren.

Acupunctuuropset, intensiteitsgrafieken, vibratieapparaat, cocaïne-responstabel, acupunctuurpunten bij knaagdieren.
Figuur 1: Ontwikkeling en validatie van het mechanische acupunctuurinstrument (MAI). (A) Schematische illustratie die de variabiliteit in handmatige acupunctuurmanipulatie tussen verschillende operators laat zien. (B) Representatieve versnellingscurves gegenereerd tijdens handmatige acupunctuurmanipulatie. (C) Effect van handmatige acupunctuur op HT7 uitgevoerd door vier verschillende operators op cocaïne-geïnduceerde locomotorische activiteit, wat de inter-operator variabiliteit in de gedragseffecten van handmatige stimulatie illustreert. (D) Geannoteerde afbeelding van het geassembleerde MAI waarop de naald, de krokodillenklem, de vibratiemotor en de rubberen stop te zien zijn die worden gebruikt om de insertiediepte van 3 mm te standaardiseren. (E) Representatieve versnellingsgolfvorm gegenereerd door het MAI bij 85 Hz en 1,3 m/s2, wat een stabiele en reproduceerbare mechanische stimulatie aantoont. (F) Representatieve afbeeldingen die de anatomische locaties van HT7 en LI5 in de voorpoot van de rat tonen. Rode stippen geven de acupunctuurpunten aan die zijn gebruikt voor de naaldinsertie. HT7 werd geïdentificeerd bij de transversale polsplooi nabij de flexor carpi ulnaris-pees, terwijl LI5 werd geïdentificeerd aan de radiale zijde van de dorsale pols tussen de extensor pollicis- en extensor pollicis brevis-pezen, wat reproduceerbare anatomische oriëntpunten biedt voor de lokalisatie van acupunctuurpunten. Deze figuur is met toestemming aangepast van Kim et al.13. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Locomotierespons op cocaïne; tijdreeksgrafieken (A-C) tonen effecten na cocaïne; heatmaps (D) tonen bewegingspatronen; grafiek (E) vergelijkt afgelegde afstand; analyse van het effect van acupunctuur.
Figuur 2: Optimalisatie van parameters voor mechanische stimulatie in het model voor cocaïne-geïnduceerde locomotieve activiteit. (A–C) Effecten van stimulatieduur, stimulatie-intensiteit en naaldinsertiediepte op de door cocaïne geïnduceerde locomotieve activiteit. (A) HT7-MAI-stimulatie werd toegepast gedurende 0, 10, 20 of 40 s bij 85 Hz en 1,3 m/s2. (B) HT7-MAI-stimulatie werd toegepast gedurende 20 s bij verschillende acceleratie-intensiteiten. (C) HT7-MAI-stimulatie werd toegepast bij verschillende naaldinsertiediepten. (D) Representatieve bewegingssporen tijdens tests voor locomotieve activiteit na zoutoplossing, cocaïne, cocaïne plus HT7-stimulatie of cocaïne plus LI5-stimulatie. (E) Mechanische acupunctuurstimulatie bij HT7, maar niet bij LI5, toegedient bij 85 Hz en 1,3 m/s2 gedurende 20 s, verminderde de door cocaïne geïnduceerde toename van de locomotieve activiteit significant. Gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± SEM. *p < 0,05 versus cocaïne-behandelde controle. Deze figuur is met toestemming aangepast van Kim et al.13. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Diagram van sensorische respons met grafieken die de impact van cocaïne op Pacini-, Meissner-, A-vezels en C-vezels tonen.
Figuur 3: Validatie van perifere afferenten en mechanoreceptoren bij door MAI-gemedieerde acupunctuureffecten. (A) Schematisch diagram van mechanische acupunctuur-geïnduceerde signalering van perifeer naar centraal. Vibratiestimulatie bij HT7 activeert mechanoreceptoren, waaronder Meissner- en Pacini-lichaampjes, in cutane en subcutane weefsels. Deze signalen worden via grote gemyeliniseerde A-vezel afferenten van de nervus ulnaris overgebracht naar de spinale segmenten C8–T1 en beïnvloeden vervolgens het mesolimbische dopaminerge systeem. (B) Effect van lokale anesthetica-injectie op het remmende effect van HT7-MAI stimulatie. Bupivacaïne-injectie rond HT7 verminderde het onderdrukkende effect van HT7-stimulatie op cocaïne-geïnduceerde locomotorische activiteit, wat wijst op de betrokkenheid van lokale perifere afferente signalering. (C–H) Somatische afferente responsen van vezels geassocieerd met Pacini-lichaampjes en vezels geassocieerd met Meissner-lichaampjes tijdens MAI-stimulatie bij HT7. (I–N) Responsen van A-vezels en C-vezels tijdens MAI-stimulatie bij HT7. MAI-stimulatie activeerde robuust de A-vezel afferenten en produceerde zwakkere C-vezel responsen. Gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde ± SEM. *p < 0.05 ten opzichte van baseline of cocaïne-behandelde controle, indien van toepassing. Deze figuur is met toestemming aangepast van Kim et al.13. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Diagram van de acupunctuurfysiologie, spinale en cerebrale routes, interacties tussen dopamine- en GABA-neuronen.
Figuur 4: Voorgestelde neurale route van perifeer naar centraal die ten grond ligt aan de MAI-gemedieerde modulatie van cocaïne-geïnduceerde reacties en het mesolimbische dopaminerge systeem. MAI-stimulatie op de huid activeert perifere sensorische zenuwen en verzendt somatosensorische signalen via spinale ascenderende routes. Deze inputs worden doorgegeven aan hersencircuits met betrokkenheid van de mPFC, LHb, RMTg, VTA en NAc. Activering van de mPFC–LHb–RMTg-route kan de GABAerge inhibitie van VTA-dopaminenuronen versterken, waardoor de dopamineafgifte in de NAc wordt verminderd en de cocaïne-geïnduceerde psychomotorische activatie wordt onderdrukt. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Discussie

Deze studie presenteert een gestandaardiseerd protocol voor het toepassen van mechanische acupunctuur met behulp van een vibratiestimulatieapparaat, waardoor een reproduceerbare toediening van vibratiegebaseerde mechanische stimulatie mogelijk is. Door kwantitatieve controle over de stimulatiefrequentie, acceleratie-intensiteit en duur te bieden, pakt deze benadering een belangrijke beperking van traditionele handmatige acupunctuur aan, die inherent afhankelijk is van de techniek van de behandelaar en moeilijk te standaardiseren is.

Een van de belangrijkste sterktes van dit protocol is het vermogen om de mechanische component van acupunctuurstimulatie te isoleren en te standaardiseren. In tegenstelling tot handmatige acupunctuur, die aanzienlijk varieert tussen behandelaars, genereert de MAI een stabiele en reproduceerbare vibratiestimulatie direct via de ingebrachte acupunctuurnaald. Deze reproduceerbaarheid is bijzonder belangrijk voor mechanistische studies die de neurale en fysiologische basis van acupunctuureffecten onderzoeken.

In vergelijking met elektroacupunctuur (EA) maakt het huidige protocol het mogelijk om mechanische stimulatie te onderzoeken zonder een externe elektrische stroom te introduceren. Dit onderscheid is belangrijk omdat elektrische stimulatie perifere zenuwvezels direct kan depolariseren, afhankelijk van de elektrische prikkelbaarheid, de configuratie van de elektroden, de stroomintensiteit en de weefselimpedantie16,17. In contrast hiermee veroorzaakt de MAI primair mechanische vervorming van de lokale cutane en subcutane weefsels rondom de ingebrachte naald. Daarom reproduceert dit protocol de fysieke component van handmatige acupunctuur nauwkeuriger, terwijl de stimulatieparameters kwantitatief gecontroleerd kunnen worden.

Eerdere validatiestudies hebben aangetoond dat MAI-stimulatie op HT7 de door cocaïne geïnduceerde locomotorische activiteit onderdrukt via perifere afferente mechanismen13. Het remmende effect werd geblokkeerd door lokale anesthesie op HT7 en opgeheven door transectie van de nervus ulnaris, wat aangeeft dat intacte ulnaire afferente signalering vereist is voor de gedragseffecten van mechanische acupunctuurstimulatie. Belangrijk is dat het remmende effect niet werd voorkomen door blokkade van C/Aδ-vezelpaden en niet werd gereproduceerd door selectieve nociceptieve stimulatie, wat suggereert dat MAI-stimulatie voornamelijk grote gemyeliniseerde A-vezelpaden activeert in plaats van nociceptieve afferenten.

De op mechanoreceptoren gebaseerde aard van dit protocol onderscheidt MAI-stimulatie verder van EA. De hier beschreven stimulatiefrequentie vertegenwoordigt de dominante frequentie van de oscillerende vibratie die naar de naaldpunt wordt overgebracht, en niet het ritme van herhaalde handmatige handbewegingen. Eerdere studies hebben aangetoond dat vibratiefrequenties die geassocieerd zijn met de activatie van Meissner- en Pacini-lichaampjes effectief de door cocaïne geïnduceerde locomotorische reacties onderdrukten5,18. Deze bevindingen ondersteunen de interpretatie dat mechanische acupunctuur op basis van vibratie afferenten activeert die geassocieerd zijn met mechanoreceptoren met een lage drempelwaarde in oppervlakkige en diepe weefsels en signalen doorgeeft via grote A-vezelpaden van de nervus ulnaris3,13. Hiermee vormt MAI een tussenliggend experimenteel model tussen handmatige acupunctuur en EA, doordat de naaldgebaseerde mechanische component van handmatige acupunctuur behouden blijft, terwijl de stimulatie gestandaardiseerd en gekwantificeerd kan worden.

De biologische validiteit van dit protocol wordt verder ondersteund door bewijslast op pathway-niveau. Mechanische stimulatie van de ulnaire zenuw activeerde de pathway van de achterstreng naar de nucleus cuneatus, en disruptie van deze pathway hief het inhiberende effect op cocaïne-geïnduceerde locomotorische activiteit op3. In tegenstelling hiermee voorkwamen laesies van het spinothalamische tract het gedragseffect niet, wat suggereert dat onschadelijke tactiele en vibratie-gerelateerde somatosensorische pathways, in plaats van nociceptieve signalering, betrokken zijn. Mechanistisch gezien wijzen deze eerdere studies erop dat MAI-gebaseerde HT7-stimulatie een perifeer-naar-centraal pad activeert dat grote gemyeliniseerde A-vezel afferenten in de ulnaire zenuw koppelt aan mesolimbische dopamine-regulatie. Deze somatosensorische signalen worden overgebracht via de pathway van de achterstreng naar de nucleus cuneatus en rekruteren vervolgens stroomafwaartse mesolimbische modulerende circuits, waaronder de mPFC–LHb–RMTg–VTA–NAc pathway. Deze pathway kan bijdragen aan de onderdrukking van cocaïne-geïnduceerde locomotorische activiteit en dopamine-gerelateerde gedragsresponsen4,6,7,8. Collectief geven deze bevindingen aan dat het MAI-protocol een reproduceerbaar experimenteel platform biedt voor het onderzoek naar hoe gedefinieerde perifere mechanische stimulatie centrale neurale circuits en beloningsgerelateerd gedrag moduleert.

Voor de succesvolle toepassing van dit protocol moeten enkele kritieke stappen in overweging worden genomen. Ten eerste moet de lokalisatie van het acupunctuurpunt anatomisch nauwkeurig zijn. Voor HT7-stimulatie bij knaagdieren dienen de transversale polsplooi en de flexor carpi ulnaris-pees als essentiële anatomische referentiepunten13,19. Ten tweede moet de insertiediepte worden gestandaardiseerd met behulp van de stopper, aangezien ongecontroleerde variatie in de insertiediepte de experimentele variabiliteit kan vergroten20. Ten derde is een stabiele koppeling tussen de naald en de motor vereist om een nauwkeurige overdracht van de vibratie naar de naaldpunt te garanderen. Ten slotte dient overmatige stimulatie te worden vermeden. Eerdere validatiestudies toonden aan dat langdurige continue stimulatie, zoals een vibratie van 40 s, stress-achtige gedragsreacties opwekte, terwijl een stimulatie van 20 s robuuste gedragseffecten produceerde met een verbeterde tolerantie13.

Ondanks deze voordelen moeten enkele beperkingen worden erkend. De stimulatie die door de MAI wordt opgewekt, vertegenwoordigt slechts een subset van handmatige acupunctuurtechnieken en reproduceert niet volledig de multidirectionele manipulaties die door ervarenbehandelaars worden uitgevoerd. Bovendien zijn de meeste validaties van dit protocol uitgevoerd in diermodellen, en de directe toepasbaarheid in humane klinische settings moet nog verder worden onderzocht.

De MAI reproduceert niet de volledige multidimensionale complexiteit van traditionele handmatige acupunctuur, waaronder het tillen en duwen, rotatie, bidirectionele weefeldeformatie en de tactiele feedback die afhankelijk is van de behandelaar. Daarom mag de vibratiestimulatie die door de MAI wordt geleverd, niet worden geïnterpreteerd als een volledige weergave van handmatige acupunctuur. In plaats daarvan standaardiseert dit protocol de mechanische component op basis van vibratie die naar de naaldpunt wordt overgebracht tijdens handmatige manipulatie door het handvat te laten knappen.

Hoewel dit protocol voornamelijk is gevalideerd met HT7-stimulatie bij mannelijke Sprague-Dawley ratten in een model van cocaïne-geïnduceerde locomotorische activiteit, kan de MAI worden aangepast aan andere acupunctuurpunten en experimentele modellen. Er kan echter een heroptimalisatie van de parameters nodig zijn, aangezien de weefseldiepte, de lokale anatomie, de verdeling van mechanoreceptoren en de samenstelling van afferente zenuwen kunnen variëren tussen acupunctuurpunten, soorten, stammen, geslachten en ziektebeelden.

Toekomstige toepassingen van deze aanpak kunnen de integratie in gestandaardiseerde platforms voor neuromodulatie-onderzoek en de aanpassing voor translationele en klinische acupunctuurstudies omvatten. Verdere verfijning van het apparaat kan een preciezere controle van stimulatiepatronen mogelijk maken en een bredere toepassing in meerdere ziektemodellen faciliteren. Uiteindelijk kan dit protocol helpen de traditionele acupunctuurpraktijk te verbinden met de moderne neurowetenschap door reproduceerbaar en kwantificeerbaar onderzoek naar door acupunctuur gemedieerde fysiologische mechanismen mogelijk te maken.

Openbaarmakingen

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen of belangenconflicten hebben met betrekking tot deze studie.

Dankbetuigingen

Dit werk werd ondersteund door het Korea Institute of Oriental Medicine (KIOM) onder subsidie nr. KSN2512011, het Korea Health Technology R&D Project via het Korea Health Industry Development Institute (KHIDI), gefinancierd door het Ministerie van Gezondheid & Welzijn van de Republiek Korea (RS-2024-00443893), en de National Research Foundation of Korea (NRF) subsidie gefinancierd door de Koreaanse overheid (RS-2024-00349070). Wij willen onze oprechte dank uitspreken aan het Acupuncture Point Research Team van het Korea Institute of Oriental Medicine, de Department of Meridian and Acupuncture Point Studies van de Daegu Haany University en de Department of Physiology van het Yonsei University College of Medicine voor hun onschatbare steun en inzagevolle discussies met betrekking tot de ontwikkeling en validatie van het mechanische acupunctuurinstrument.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
AccelerometerPCB PiezotronicsPO-AXA-12-01Gebruikt voor trillingsmeting
Acupunctuurnaald (0,10 mm × 10 mm)Dongbang Acupuncture Inc.DB102Steriele wegwerpacupunctuurnaald
KrokodillenklemconnectorN/AN/AGebruikt om de vibrator met de acupunctuurnaald te verbinden
Bupivacaïnehydrochloride (0,5%)Huons Pharm, KoreaHIRA Code (199502333)Gebruikt voor experimenten met lokale anesthesie
CocaïnehydrochlorideMacfarlan Smith Ltd 53-21-4 Gebruikt voor experimenten naar cocaïne-geïnduceerde locomotorische activiteit
BesturingseenheidCustom-madeN/AGebruikt voor het aanpassen van de stimulatiefrequentie, acceleratie-intensiteit en duur
Software voor gegevensverwervingLabVIEWLabVIEW 7 Express (7.0)Gebruikt voor analyse van trillingssignalen
GegevensverwervingssysteemNational InstrumentsDAQ-NI USB-6200Gebruikt voor signaaldigitalisering
Mechanisch acupunctuurinstrument (MAI)Custom-madeN/AOp maat gebouwd apparaat bestaande uit een besturingseenheid, vibratiemotor, klemconnector, acupunctuurnaald en rubberen stop
Open-field locomotorische kamerCustom-madevierkante open field box
(40 cm × 40 cm× 45cm)
gemaakt van zwart acryl. 		Gebruikt voor analyse van de locomotorische activiteit
Rubberen stopN/AN/AGemonteerd op 3 mm van de naaldpunt om de inbrengdiepte te standaardiseren
Sprague-Dawley rattenOrient BioCrl:CD(SD)IGSMannelijk, 270–320 g
VibratiemotorMotor BankMB-0412V Gebruikt voor mechanische vibratiestimulatie
Video tracking-softwareEthoVision XTEthovision 3.1Gebruikt voor locomotorische tracking

Referenties

  1. Langevin HM, et al. Biomechanical response to acupuncture needling in humans. J Appl Physiol (1985). 2001;91(6):2471-2478.
  2. Langevin HM, et al. Manual and electrical needle stimulation in acupuncture research: Pitfalls and challenges of heterogeneity. J Altern Complement Med. 2015;21(3):113-128.
  3. Chang S, et al. Involvement of the cuneate nucleus in the acupuncture inhibition of drug-seeking behaviors. Front Neurosci. 2019;13:928.
  4. Chang S, et al. Acupuncture reduces cocaine psychomotor responses by activating the rostromedial tegmental nucleus. Addict Biol. 2021;26(6):e13052.
  5. Shin JH, et al. Paired mechanical and electrical acupuncture of neurogenic spots induces opioid-mediated suppression of hypertension in rats. J Physiol Sci. 2020;70(1):14.
  6. Chang S, et al. Acupuncture attenuates alcohol dependence through activation of endorphinergic input to the nucleus accumbens from the arcuate nucleus. Sci Adv. 2019;5(9):eaax1342.
  7. Chang S, et al. Mediation of mPFC-LHb pathway in acupuncture inhibition of cocaine psychomotor activity. Addict Biol. 2023;28(10):e13321.
  8. Ahn D, et al. Role of lateral hypothalamus in acupuncture inhibition of cocaine psychomotor activity. Int J Mol Sci. 2021;22(11):5994.
  9. He J, et al. Cancer detection for small-size and ambiguous tumors based on semantic FPN and transformer. PLoS One. 2023;18(2):e0275194.
  10. Zhang J, Yu H, Ning X. Variational mode decomposition based on refined composite multiscale dispersion entropy and its application in sEMG denoising. J Electromyogr Kinesiol. 2026;89:103176.
  11. Zhu H, Rong C, Liu H. Deep deterministic policy gradient algorithm based on dung beetle optimization and priority experience replay mechanism. Sci Rep. 2025;15(1):13978.
  12. Su H, et al. A novel transfer learning framework based on deep contrastive convolution for wind turbine bearing fault localization. IEEE Trans Reliab. 2025;74(4):5579-5591.
  13. Kim SA, et al. Peripheral afferent mechanisms underlying acupuncture inhibition of cocaine behavioral effects in rats. PLoS One. 2013;8(11):e81018.
  14. Jin W, et al. Acupuncture reduces relapse to cocaine-seeking behavior via activation of GABA neurons in the ventral tegmental area. Addiction Biology. 2018;23(1):165-181.
  15. Kim, DH, et al. Acupuncture points can be identified as cutaneous neurogenic inflammatory spots. Sci Rep. 2017;7:15214.
  16. Merrill DR, Bikson M, Jefferys JG. Electrical stimulation of excitable tissue: Design of efficacious and safe protocols. J Neurosci Methods. 2005;141(2):171-198.
  17. Rattay F. The basic mechanism for the electrical stimulation of the nervous system. Neuroscience. 1999;89(2):335-346.
  18. Abraira VE, Ginty DD. The sensory neurons of touch. Neuron. 2013;79(4):618-639.
  19. Yin CS, et al. A proposed transpositional acupoint system in a mouse and rat model. Res Vet Sci. 2008;84(2):159-165.
  20. Macpherson H, et al. Standards for reporting interventions in controlled trials of acupuncture: The STRICTA recommendations. Acupunct Med. 2002;20(1):22-25.

Herprints en machtigingen

Tags

HT7 acupunctuurratmodelgedragsbeoordelingnaaldinsertiemesolimbisch beloningssysteemA vezelbanenulnaire afferenten

Dit artikel is gepubliceerd

Video binnenkort beschikbaar

Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.