Методическая статья

Механический акупунктурный прибор для воспроизводимой вибрационной стимуляции акупунктурных точек у крыс

58 просмотров

⸱

DOI:

10.3791/72266

⸱

25 августа 2026 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
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

В этой статье

Краткое содержание

В данном протоколе описан стандартизированный метод механического иглоукалывания с использованием устройства вибрационной стимуляции, которое обеспечивает воспроизводимое воздействие иглой в точке акупунктуры HT7 у крыс. Этот метод, валидированный на модели локомоторной активности, индуцированной кокаином, представляет собой количественную и воспроизводимую платформу для исследования периферических и центральных нейрофизиологических механизмов, лежащих в основе эффектов иглоукалывания.

Аннотация

Несмотря на широкое применение мануальной акупунктуры в экспериментальных и клинических исследованиях, ее использование ограничено низкой воспроизводимостью, обусловленной зависимостью манипуляций с иглами от конкретного специалиста. Чтобы преодолеть этот недостаток, был разработан аппарат для механической акупунктуры (MAI), который обеспечивает контролируемую вибрационную стимуляцию через введенную акупунктурную иглу без использования электрического тока. В данной статье представлен стандартизированный протокол применения стимуляции MAI в точке акупунктуры HT7 у крыс, включающий подготовку животных, локализацию акупунктурной точки, введение иглы, настройку параметров стимуляции и поведенческую оценку. Репрезентативные валидационные исследования показали, что стимуляция MAI в точке HT7 снижала вызванную кокаином локомоторную активность и преимущественно активировала пути A-волокон, связанных с механорецепторами. Дальнейшие исследования подтвердили участие периферических локтевых афферентов, пути задних столбов спинного мозга и мезолимбической системы вознаграждения в опосредовании этих эффектов. Репрезентативные результаты, представленные в данной статье, основаны на ранее опубликованных валидационных исследованиях с использованием платформы MAI. Данный протокол предлагает воспроизводимый и количественный метод изучения нейрофизиологических механизмов акупунктурной стимуляции на экспериментальных моделях животных.

Введение

Мануальная акупунктура представляет собой традиционный метод стимуляции с использованием игл, который обеспечивает динамическое механическое воздействие на периферические ткани посредством прямого манипулирования иглой и широко применяется как в клинической, так и в экспериментальной практике1,2. В отличие от электроакупунктуры (ЭА), мануальная акупунктура создает сложную механическую стимуляцию, включая деформацию тканей и активацию периферических механорецепторов, за счет физического манипулирования введенной иглой2. Считается, что эти механические компоненты вносят важный вклад в характерные физиологические эффекты акупунктуры и задействуют соматосенсорные афферентные пути иначе, чем электрическая стимуляция3,4.

Несмотря на физиологическую значимость и широкое применение, экспериментальное использование ручного иглоукалывания остается ограниченным из-за низкой воспроизводимости2. Терапевтические эффекты ручного иглоукалывания в значительной степени зависят от факторов, связанных с оператором, включая технику манипуляций с иглами, интенсивность, частоту и продолжительность стимуляции, которые могут существенно различаться в зависимости от специалиста и условий эксперимента1. Такая вариабельность представляет собой серьезное препятствие для механистических исследований, направленных на установление причинно-следственных связей между стимуляцией иглоукалыванием и нейрофизиологическими результатами.

Чтобы преодолеть эти ограничения, в качестве альтернативного метода часто применялась электроакупунктура (ЭА), поскольку она позволяет точно контролировать такие параметры стимуляции, как частота, амплитуда и продолжительность. Однако ЭА вносит электрическое воздействие, которое может задействовать нейронные пути, отличные от тех, что активируются при ручном иглоукалывании5. Следовательно, остается затруднительным изолировать и оценить конкретный вклад механической стимуляции, которая является фундаментальным компонентом традиционной ручной акупунктуры. Таким образом, для механистических исследований акупунктуры необходим воспроизводимый метод, способный обеспечивать контролируемую механическую стимуляцию без влияния электрических факторов.

Чтобы преодолеть это ограничение, в 2013 году был разработан механический прибор для иглоукалывания (MAI), позволяющий воспроизводить механическую стимуляцию на основе вибрации с возможностью количественного контроля параметров стимуляции3,5. Этот прибор подает контролируемую вибрационную стимуляцию непосредственно на введенную иглу, стандартизируя тем самым механическое воздействие на ткани. С помощью данного подхода в предыдущих исследованиях было показано, что механическое иглоукалывание модулирует соматосенсорные, связанные с системой вознаграждения и автономные нейронные цепи в нескольких экспериментальных моделях4,6,7,8. Например, механическая стимуляция акупунктурных точек HT7 ослабляла поведенческие реакции, вызванные кокаином, и алкогольную зависимость за счет модуляции мезолимбических дофаминовых путей, эндогенных опиоидных путей и соматосенсорных ретрансляционных цепей6,7. Кроме того, комбинированная механическая и электрическая стимуляция нейрогенных зон подавляла гипертензию через опиоид-опосредованные механизмы в центральных автономных областях5. В совокупности около 30 исследований с использованием данной платформы внесли вклад в понимание механизмов действия иглоукалывания при зависимостях, нарушениях автономной регуляции и других экспериментальных состояниях.

В отличие от общих систем стимуляции только вибрацией, данный протокол представляет собой интегрированный рабочий процесс для проведения неэлектрической механической акупунктуры на основе вибрации с использованием игл у бодрствующих крыс. Он объединяет сборку устройства, сопряжение иглы с двигателем, стандартизацию глубины введения, калибровку на основе акселерометра, локализацию акупунктурных точек и репрезентативную поведенческую валидацию с использованием стимуляции точки HT7 на модели кокаин-индуцированной локомоторной активности у крыс. Таким образом, в данной статье представлен воспроизводимый экспериментальный протокол для контролируемой механической акупунктурной стимуляции, а не описание нового терапевтического устройства.

Стандартизированный и количественно контролируемый выход МАИ также может стать полезной платформой для будущей интеграции с аналитическими подходами на основе данных. Поскольку такие параметры стимуляции, как частота вибрации, ускорение, глубина введения и продолжительность стимуляции, могут быть точно определены и воспроизведены, эти переменные могут служить структурированными входными данными для компьютерного моделирования. Недавние исследования показали, что методы машинного обучения, глубокого обучения и трансферного обучения могут улучшить извлечение признаков, классификацию сигналов, распознавание образов и оптимизацию в сложных биомедицинских изображениях и наборах данных сигналов на основе вибрации9,10,11,12. Подобные подходы потенциально могут быть применены в исследованиях акупунктуры на базе МАИ путем интеграции параметров стимуляции с поведенческими, нейрофизиологическими данными и данными о вибрационном выходе для поддержки анализа сигналов, поведенческой классификации, оптимизации параметров стимуляции и прогнозирования реакций, связанных с акупунктурой. Таким образом, будущие исследования, сочетающие стимуляцию с помощью МАИ с методологиями машинного обучения, могут дополнительно повысить точность, воспроизводимость и механистическую интерпретацию исследований в области акупунктуры.

Важно отметить, что представленные в данной статье репрезентативные данные валидации воспроизведены, адаптированы или обобщены на основе ранее опубликованных исследований с использованием платформы MAI. Основная цель данной статьи состоит не в сообщении о новых экспериментальных результатах, а в предоставлении детального пошагового протокола для воспроизводимого применения стандартизированной механической стимуляции иглоукалыванием на экспериментальных моделях животных.

Протокол

Все протоколы экспериментов на животных, описанные в данной статье, были одобрены Институциональными комитетами по уходу и использованию животных (IACUC) Университета Тэгу Хани (DHU2012-008, DHU2022-12) и Медицинского колледжа Университета Ёнсе (# 2023-0006) и проводились в соответствии с Руководством Национальных институтов здравоохранения по уходу и использованию лабораторных животных.

1. Подготовка инструмента для механического иглоукалывания

  1. Соберите прибор для механического иглоукалывания (MAI) (Рисунок 1).
    1. Подготовьте прибор для механического иглоукалывания (MAI), состоящий из специально изготовленного блока управления и механического вибратора, подключенного к игле для акупунктуры (Рисунок 1D). Используйте блок управления для регулировки интенсивности стимуляции, частоты вибрации и продолжительности стимуляции3,4,13.
    2. Используйте стерильную иглу для акупунктуры диаметром 0.10 mm, с длиной стержня 10 mm и ручкой 10 mm. Закрепите резиновый ограничитель на стержне иглы на расстоянии 3 mm от кончика иглы для стандартизации глубины введения.
    3. Присоедините вибрационный двигатель к игле для акупунктуры с помощью надежного зажима-коннектора. Убедитесь, что игла не соскальзывает во время вибрации и что ограничитель остается зафиксированным во время стимуляции.
  2. Настройте параметры стимуляции.
    1. Установите режим стимуляции: непрерывная вибрация с частотой 85 Hz и ускорением 1.3 m/s2 в течение 20 s, что создает стабильные кривые ускорения во время стимуляции (Рисунок 1E).
      ​ПРИМЕЧАНИЕ: Предыдущие валидационные эксперименты13 показали, что ручное иглоукалывание создает частоты вибрации примерно 70–90 Hz и значения ускорения в среднем около 1.3 m/s2 (Рисунок 1A,B). На основании этих измерений прибор MAI был настроен на подачу вибрационной стимуляции при 85 Hz и 1.3 m/s2, что максимально приближено к механическим характеристикам ручного иглоукалывания, обеспечивая при этом стабильный и воспроизводимый результат. Продолжительность стимуляции 20 s была заимствована из ранее опубликованных исследований по оптимизации параметров13 на модели кокаин-индуцированной локомоторной активности у крыс, в которых сравнивались различные продолжительности стимуляции и интенсивности ускорения для определения эффективного и хорошо переносимого режима стимуляции. В данном протоколе под «частотой» понимается доминирующая частотная составляющая вибрации кончика иглы, измеренная по сигналу акселерометра. Это значение отражает вибрацию, передаваемую на кончик иглы при манипуляции «встряхиванием» ручки, а не более медленный ритм повторяющихся движений руки оператора.
    2. Примените режим 85 Hz, 1.3 m/s2 для создания стабильного и воспроизводимого паттерна вибрации, сопоставимого с ручным манипулированием иглой (Рисунок 1E).
  3. Проверьте выходной сигнал вибрации.
    1. Для подтверждения стабильности выходного сигнала вибрации плотно прикрепите кончик иглы к акселерометру, чтобы механическая вибрация от двигателя передавалась напрямую от иглы к датчику.
    2. Запишите сигнал ускорения в период стимуляции с помощью системы сбора данных и проанализируйте сигнал с помощью LabVIEW или эквивалентного программного обеспечения.
    3. Определите значение ускорения как стабильное ускорение кончика иглы, измеренное во время фазы плато стимуляции после начального переходного процесса, и рассчитайте доминирующую частоту вибрации по сигналу ускорения.
    4. Выполняйте калибровку перед каждым экспериментальным сеансом, а также при каждой замене или регулировке двигателя, коннектора, иглы или соединения иглы с двигателем.
    5. Переходите к экспериментам на животных только в том случае, если измеренная доминирующая частота и ускорение остаются стабильными в фазе плато и находятся в допустимом диапазоне целевых параметров стимуляции, например, примерно ±10% от 85 Hz и 1.3 m/s2.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Типичные кривые ускорения, полученные при ручном иглоукалывании и стимуляции с помощью MAI, показаны на Рисунке 1B,E.

2. Подготовка животных и модель локомоторной активности, индуцированной кокаином

  1. Подготовка экспериментальных животных.
    1. Для экспериментов по изучению двигательной активности, вызванной кокаином, используйте самцов крыс линии Sprague-Dawley весом 270–320 g3,4,5. Содержание животных осуществляйте при 12-часовом цикле свет/темнота со свободным доступом к корму и воде.
    2. Если не указано иное, назначайте по 6–8 животных в каждую экспериментальную группу.
  2. Привыкание животных.
    1. За 1 день до тестирования проведите привыкание каждой крысы к экспериментальным процедурам. Выполните бережное обращение и имитацию иглоукалывания без введения игл в течение 2–3 min.
    2. Поместите животных в камеру для измерения двигательной активности на 90 min, чтобы снизить поведенческие реакции, связанные со стрессом, во время процедур стимуляции в состоянии бодрствования.
    3. Перед экспериментом по иглоукалыванию ежедневно приучайте крыс к захвату руками и легкой ручной фиксации в течение того же времени, что и планируемая процедура иглоукалывания.
    4. Во время стимуляции осторожно удерживайте животное рукой, чтобы стабилизировать тело и переднюю конечность, не оказывая избыточного давления. Легко фиксируйте животных контрольной группы (без иглоукалывания) таким же образом и в течение того же времени, но без введения игл, чтобы контролировать общие эффекты стресса от иммобилизации.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Операторы должны быть обучены единообразному проведению фиксации, введению игл и стимуляции.
    5. При обнаружении постоянного сопротивления, вокализации, попыток побега или других чрезмерных стрессовых реакций прекратите процедуру и проведите дополнительное привыкание перед тестированием.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Все процедуры стимуляции иглоукалыванием выполняйте на бодрствующих животных при легкой ручной фиксации.

3. Локализация акупунктурных точек

  1. Найдите акупунктурные точки HT7 и LI5.
    1. Найдите акупунктурные точки, используя метод транспозиции, при котором расположение точек на человеке переносится на соответствующий анатомический участок животного.
    2. Определите точку HT7 (Шэнь-мэнь) на поперечной складке запястья передней лапы, лучечно от сухожилия локтевого сгибателя запястья3,4,5,8.
      ​ПРИМЕЧАНИЕ: Эта локализация анатомически соответствует области локтевого канала/канала Гиона рядом с локтевым нервом. Напротив, точка LI5 расположена у лучевого края тыльной стороны запястья, между сухожилиями длинного разгибателя большого пальца и короткого разгибателя большого пальца. LI5 находится с противоположной стороны от HT7 на расстоянии примерно 5 mm (Рисунок 1F). Эти анатомические ориентиры использовались для обеспечения воспроизводимой локализации акупунктурных точек14.
  2. Найдите контрольные акупунктурные точки.
    1. Используйте LI5 в качестве близлежащей контрольной точки запястья. Найдите LI5 примерно в 5 mm от HT7 у дистального конца лучевой кости между сухожилиями длинной ладонной мышцы и лучевого сгибателя запястья.

4. Процедура механической стимуляции

  1. Проведите эксперименты по изучению локомоторной активности.
    1. Поместите крысу в камеру открытого поля и дайте животному привыкнуть в течение 60 мин. Регистрируйте базовую локомоторную активность в течение 30 мин.
    2. Введите кокаин внутрибрюшинно в дозе 15 mg/kg для индуцирования локомоторной активации3,4,5. Слегка зафиксируйте животное через 1 мин после инъекции кокаина.
    3. Для стандартизации глубины введения установите резиновую пробку на стержень иглы в точке 3 mm от кончика иглы (Рисунок 1D). Убедитесь, что пробка надежно закреплена и остается стабильной во время введения и вибрации.
    4. При введении иглы продвигайте её до тех пор, пока пробка осторожно не коснется поверхности кожи, избегая избыточного сжатия кожи, которое могло бы изменить эффективную глубину введения.
  2. Примените механическую стимуляцию.
    1. Приложите непрерывную вибрационную стимуляцию с частотой 85 Hz и ускорением 1.3 m/s2 в течение 20 s — это оптимальное условие стимуляции, определенное в экспериментах по валидации параметров (Рисунок 2A–C). Оставьте иглу на месте в течение 1 мин после введения, затем извлеките её.
    2. Продолжайте регистрировать локомоторную активность в течение до 60 мин после инъекции кокаина. Анализируйте локомоторную активность с 10-минутными интервалами или как общую дистанцию, пройденную за 60 мин (Рисунок 1C).
    3. Используйте 20-секундную стимуляцию в качестве стандартного условия, так как такая продолжительность обеспечивала выраженное подавление вызванной кокаином локомоторной активности в предыдущих валидационных экспериментах (Рисунок 2A–C).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Непрерывная 40-секундная стимуляция вызывала стрессоподобное поведение, включая вокализацию и реакции избегания, и поэтому была исключена из стандартных условий стимуляции.
  3. Проведите эксперименты по валидации параметров стимула.
    1. Сравните длительность стимуляции 0 s, 10 s, 20 s и 40 s или сравните различные настройки ускорения, такие как 0.7 и 1.3 m/s2, чтобы подтвердить параметры стимуляции (Рисунок 2).
    2. Для экспериментов, связанных с механорецепторами, примените стимуляцию 50 Hz как условие с преимущественным воздействием на тельца Мейснера и стимуляцию 200 Hz как условие с преимущественным воздействием на тельца Пачини, как описано ранее4,8.

5. Сбор данных и статистический анализ

  1. Измерьте локомоторную активность с помощью системы видеотрекинга с видом сверху. Поместите животных в квадратную камеру с открытым полем (40 cm × 40 cm × 45 cm) и определите общее пройденное расстояние с помощью программного обеспечения для видеотрекинга.
  2. Запишите графики зависимости ускорения от времени по данным акселерометра в ходе экспериментов по калибровке вибрации. Укажите доминирующую частоту, амплитуду ускорения и продолжительность стабильной вибрации (Рисунок 1D,E).
  3. Перед проведением параметрического статистического анализа оцените распределение данных на нормальность. Если данные соответствовали критериям нормальности, проанализируйте различия между группами с помощью однофакторного или двухфакторного дисперсионного анализа с последующим проведением соответствующих апостериорных сравнений.
  4. По возможности проводите поведенческий трекинг и анализ силами исследователей, которые не знают о распределении животных по экспериментальным группам.
  5. Представьте поведенческие и физиологические данные как среднее значение ± SEM. Проанализируйте локомоторную активность с помощью однофакторного или двухфакторного дисперсионного анализа с повторными измерениями (ANOVA) с последующим апостериорным тестом Тьюки.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Размеры выборок были определены на основе предыдущих исследований с использованием той же модели кокамин-индуцированной локомоторной активности у крыс и протокола механической стимуляции иглоукалыванием. Для обеспечения достаточной статистической мощности в каждой группе использовали 6–8 крыс. Животные исключались из анализа только при возникновении заранее определенных технических или процедурных проблем, включая неправильную локализацию точек акупунктуры, неисправность устройства, нестабильную вибрацию при калибровке или сбои в работе видеотрекинга.

Результаты

Валидация воспроизводимой механической стимуляции

Типовая конфигурация устройства и подтверждение выходного сигнала вибрации, показанные на Рисунке 1, были созданы специально для данной статьи, в то время как количественные референсные диапазоны параметров вибрации, возникающих при ручном иглоукалывании, были обобщены на основе предыдущих валидационных исследований.

Валидация MAI проводилась путем сравнения механического воздействия, создаваемого при ручном манипулировании иглой, с воздействием при стимуляции с помощью устройства (Рисунок 1). Ручное манипулирование акупунктурной иглой приводило к возникновению резких и нерегулярных пиков ускорения на кончике иглы, при этом наблюдалась значительная вариабельность в зависимости от оператора13. В исходном валидационном исследовании значения ускорения варьировались от 0,1 m/s2 до 2,9 m/s2 при среднем значении примерно 1,3 m/s2, а при ручном манипулировании иглой были зафиксированы доминирующие частоты вибрации примерно 70–90 Hz (Рисунок 1A,B)3,13.

На основании этих измерений MAI был настроен для обеспечения воспроизводимой вибрационной стимуляции с частотой 85 Hz и ускорением 1,3 m/s2. В этих условиях устройство генерировало стабильные и непрерывные осциллограммы ускорения во время стимуляции, что доказывает возможность преобразования вибрации иглы, имитирующей ручные движения, в количественно определяемый и воспроизводимый механический сигнал (Рисунок 1D,E).

Данное наблюдение представляет собой прямую механическую валидацию выходных параметров устройства, а не поведенческую или механистическую интерпретацию. Эти результаты подтверждают способность платформы MAI стандартизировать механическую стимуляцию при иглоукалывании, сохраняя при этом вибрационные характеристики, сопоставимые с характеристиками при ручном манипулировании иглами.

Поведенческая валидация на модели локомоторной активности, индуцированной кокаином

Поведенческие данные, представленные на Рисунке 2, являются репрезентативными данными валидации из предыдущих исследований MAI с использованием модели локомоторной активности крыс, индуцированной кокаином, если в подписи к рисунку не указано иное.

Биологическая эффективность протокола оценивалась с использованием модели локомоторной активности, индуцированной кокаином (Рисунок 2). Введение кокаина заметно усиливало локомоторную активность, в то время как стимуляция MAI в точке HT7 значительно ослабляла индуцированную кокаином гиперлокомоцию4,5,7,8,13. Данные эксперименты обычно проводились с использованием 6–8 крыс в группе, а статистическая значимость определялась с помощью сравнений на основе ANOVA, как указано в оригинальных исследованиях. Ингибирующий эффект зависел от продолжительности стимуляции и был наиболее выраженным после 20 s стимуляции при 85 Hz и 1.3 m/s2 (Рисунок 2A–C).

Эксперименты по оптимизации параметров стимуляции дополнительно продемонстрировали, что ингибирующий эффект зависел от интенсивности стимуляции и локализации акупунктурной точки. Механическая стимуляция в точке HT7 значительно снижала вызванные кокаином локомоторные реакции, в то время как стимуляция близлежащей контрольной точки LI5 при идентичных условиях не подавляла локомоторную активность4,13. Таким образом, при прямом поведенческом наблюдении было установлено, что стимуляция HT7 снижала вызванную кокаином локомоторную активность, тогда как стимуляция LI5 не оказывала такого же ингибирующего эффекта при сопоставимых условиях стимуляции (Рисунок 2D,E). Эти результаты указывают на то, что поведенческий эффект был специфичен для данной акупунктурной точки, а не являлся неспецифическим следствием фиксации или стимуляции запястья.

Предварительные данные по валидации периферических и центральных путей, участвующих в стимуляции MAI

Результаты в данном разделе обобщены на основе предыдущих исследований по валидации механизмов. Эксперименты по периферической и центральной валидации дополнительно подтвердили специфичность протокола MAI (Рисунок 3). Ингибирующий эффект стимуляции HT7 значительно снижался при инъекции местного анестетика и полностью исчезал при перерезке локтевого нерва, что указывает на необходимость сохранности периферической афферентной сигнализации локтевого нерва для проявления поведенческих эффектов механической акупунктурной стимуляции3,13. Напротив, перерезка лучевого или срединного нервов не устраняла ингибирующий эффект стимуляции HT7, что подтверждает анатомическую специфичность афферентного пути локтевого нерва. Данные эксперименты проводились с размерами групп, указанными в оригинальных исследованиях, обычно 6–8 крыс в группе, если не указано иное.

Репрезентативные записи показали, что стимуляция MAI преимущественно активировала крупные миелинизированные пути A-волокон, связанные с механорецепторами, включая тельца Пачини и Мейснера, в то время как в ноцицептивном пути C/Aδ-волокон наблюдались относительно более слабые ответы5,13. Данное утверждение относится к прямым электрофизиологическим наблюдениям афферентных ответов. Интерпретация того, что эти ответы отражают сигнализацию, связанную с механорецепторами, представлена как вывод на уровне проводящих путей на основе предыдущих валидационных исследований. Кроме того, механическая стимуляция локтевого нерва активировала путь «задние столбы — клиновидное ядро», и нарушение этого пути предотвращало ингибирующий эффект на локомоторные реакции, вызванные кокаином3. Последующие исследования дополнительно продемонстрировали участие латерального гипоталамуса, пути «медиальная префронтальная кора — латеральная габенула», ростромедиального ядра покрышки и мезолимбических дофаминергических цепей в опосредованном MAI подавлении поведенческих реакций, связанных с кокаином (Рисунок 4)3,4,7,8,13,15. Эти исследования центральных путей включали методы разрушения или ингибирования путей, такие как электролитическое повреждение, химическое повреждение, индуцированное иботеновой кислотой, и оптогенетическое ингибирование с помощью галородопсина, чтобы проверить, необходимы ли эти цепи для поведенческих эффектов стимуляции HT7. Поскольку эти эксперименты включают специализированные манипуляции на уровне нейронных цепей, они обобщены здесь как данные предварительной валидации, а не представлены в виде пошаговых экспериментальных процедур.

В совокупности эти репрезентативные результаты демонстрируют, что стимуляция на основе MAI обеспечивает воспроизводимый и количественно определяемый протокол механического иглоукалывания, способный задействовать определенные пути периферических механорецепторов и модулировать связанные с вознаграждением нейронные цепи и поведенческие реакции.

Установка для иглоукалывания, графики интенсивности, вибрационное устройство, диаграмма реакции на кокаин, точки иглоукалывания у грызунов.
Рисунок 1: Разработка и валидация инструмента для механического иглоукалывания (MAI). (A) Схематическая иллюстрация, демонстрирующая вариабельность манипуляций при ручном иглоукалывании в зависимости от оператора. (B) Репрезентативные кривые ускорения, полученные при выполнении ручного иглоукалывания. (C) Влияние ручного иглоукалывания в точке HT7, выполненного четырьмя разными операторами, на локомоторную активность, индуцированную кокаином, что иллюстрирует межоператорную вариабельность поведенческих эффектов ручной стимуляции. (D) Аннотированное изображение собранного MAI, на котором показаны игла, зажим-«крокодил», вибромотор и резиновая пробка, используемая для стандартизации глубины введения 3 mm. (E) Репрезентативная форма волны ускорения, генерируемая MAI при 85 Hz и 1.3 m/s2, демонстрирующая стабильную и воспроизводимую механическую стимуляцию. (F) Репрезентативные изображения, показывающие анатомическое расположение точек HT7 и LI5 на передней лапе крысы. Красные точки указывают на места точек иглоукалывания, использованные для введения иглы. Точка HT7 была определена в поперечной складке запястья рядом с сухожилием m. flexor carpi ulnaris, тогда как точка LI5 была определена на радиальной стороне тыла запястья между сухожилиями m. extensor pollicis и m. extensor pollicis brevis, что обеспечивает воспроизводимые анатомические ориентиры для локализации акупунктурных точек. Данный рисунок адаптирован с разрешения Kim et al.13. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Реакция локомоции на кокаин; графики временных рядов (A-C) показывают эффекты после введения кокаина; тепловые карты (D) отображают паттерны движения; график (E) сравнивает пройденное расстояние; анализ эффекта акупунктуры.
Рисунок 2: Оптимизация параметров механической стимуляции в модели вызванной кокаином локомоторной активности. (A–C) Влияние продолжительности стимуляции, интенсивности стимуляции и глубины введения иглы на вызванную кокаином локомоторную активность. (A) Стимуляция HT7-MAI применялась в течение 0, 10, 20 или 40 s при 85 Hz и 1.3 m/s2. (B) Стимуляция HT7-MAI применялась в течение 20 s при различных значениях интенсивности ускорения. (C) Стимуляция HT7-MAI применялась при различной глубине введения иглы. (D) Репрезентативные траектории движения во время тестирования локомоторной активности после введения физиологического раствора, кокаина, кокаина со стимуляцией HT7 или кокаина со стимуляцией LI5. (E) Механическая акупунктурная стимуляция в точке HT7, но не в LI5, проводимая при 85 Hz и 1.3 m/s2 в течение 20 s, значительно ослабляла вызванное кокаином усиление локомоторной активности. Данные представлены как среднее ± SEM. *p < 0.05 по сравнению с контрольной группой, получавшей кокаин. Данный рисунок был адаптирован с разрешения Kim et al.13. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть этот рисунок в большем размере.

Диаграмма сенсорного ответа с графиками, показывающими влияние кокаина на тельца Пачини, тельца Мейснера, A-волокна и C-волокна.
Рисунок 3: Валидация периферических афферентов и механорецепторов при воздействии акупунктуры с помощью MAI. (A) Схематическая диаграмма передачи сигналов от периферии к центру, индуцированной механической акупунктурой. Вибрационная стимуляция в точке HT7 активирует механорецепторы, включая тельца Мейснера и Пачини, в кожных и подкожных тканях. Эти сигналы передаются через крупные миелинизированные A-волокна афферентов локтевого нерва в спинальные сегменты C8–T1 и впоследствии влияют на мезолимбическую дофаминергическую систему. (B) Влияние инъекции местного анестетика на ингибирующий эффект стимуляции HT7-MAI. Инъекция бупивакаина вокруг HT7 снизила подавляющий эффект стимуляции HT7 на вызванную кокаином локомоторную активность, что указывает на участие локальной периферической афферентной сигнализации. (C–H) Соматические афферентные ответы волокон, связанных с тельцами Пачини, и волокон, связанных с тельцами Мейснера, при стимуляции MAI в точке HT7. (I–N) Ответы A-волокон и C-волокон при стимуляции MAI в точке HT7. Стимуляция MAI вызвала выраженную активацию афферентов A-волокон и более слабые ответы C-волокон. Данные представлены как среднее значение ± SEM. *p < 0.05 по сравнению с исходным уровнем или контролем, получавшим кокаин, соответственно. Данный рисунок адаптирован с разрешения Kim et al.13. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Схема физиологии иглоукалывания, спинальные и мозговые пути, взаимодействие дофаминергических и ГАМК-эргических нейронов.
Рисунок 4: Предполагаемый нейронный путь от периферии к центру, лежащий в основе модуляции вызванных кокаином реакций и мезолимбической дофаминергической системы посредством MAI. Стимуляция кожи методом MAI активирует периферические сенсорные нервы и передает соматосенсорные сигналы через восходящие пути спинного мозга. Эти сигналы ретранслируются в мозговые цепи, включающие mPFC, LHb, RMTg, VTA и NAc. Активация пути mPFC–LHb–RMTg может усиливать ГАМК-эргическое торможение дофаминергических нейронов VTA, тем самым снижая высвобождение дофамина в NAc и подавляя вызванную кокаином психомоторную активацию. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Обсуждение

В данном исследовании представлен стандартизированный протокол применения механического иглоукалывания с использованием устройства вибрационной стимуляции, которое обеспечивает воспроизводимое воздействие механической стимуляции на основе вибрации. Благодаря количественному контролю частоты стимуляции, интенсивности ускорения и продолжительности, этот подход устраняет основной недостаток традиционного ручного иглоукалывания, которое по своей сути зависит от техники специалиста и трудно поддается стандартизации.

Одним из основных преимуществ данного протокола является возможность изолировать и стандартизировать механический компонент акупунктурной стимуляции. В отличие от ручной акупунктуры, техника которой существенно варьируется в зависимости от специалиста, MAI обеспечивает стабильную и воспроизводимую вибрационную стимуляцию непосредственно через введенную акупунктурную иглу. Такая воспроизводимость особенно важна для механистических исследований, изучающих нейронные и физиологические основы эффектов акупунктуры.

По сравнению с электроакупунктурой (EA), данный протокол позволяет исследовать механическую стимуляцию без воздействия внешнего электрического тока. Это различие важно, поскольку электрическая стимуляция может напрямую деполяризовать волокна периферических нервов в зависимости от электрической возбудимости, конфигурации электродов, интенсивности тока и импеданса тканей16,17. Напротив, MAI в первую очередь вызывает механическую деформацию местных кожных и подкожных тканей вокруг введенной иглы. Таким образом, данный протокол более точно воспроизводит физический компонент мануальной акупунктуры, обеспечивая при этом возможность количественного контроля параметров стимуляции.

Предыдущие валидационные исследования показали, что стимуляция MAI в точке HT7 подавляет вызванную кокаином локомоторную активность через периферические афферентные механизмы13. Ингибирующий эффект блокировался местной анестезией в точке HT7 и исчезал при перерезке локтевого нерва, что указывает на необходимость сохранности афферентной сигнализации локтевого нерва для проявления поведенческих эффектов механической акупунктурной стимуляции. Важно отметить, что ингибирующий эффект не предотвращался блокадой путей C- и Aδ-волокон и не воспроизводился селективной ноцицептивной стимуляцией; это позволяет предположить, что стимуляция MAI активирует преимущественно крупные миелинизированные пути A-волокон, а не ноцицептивные афференты.

Механорецепторная природа данного протокола дополнительно отличает стимуляцию MAI от электроакупунктуры (EA). Описанная здесь частота стимуляции представляет собой доминирующую частоту осцилляторной вибрации, передаваемой на кончик иглы, а не ритм повторяющихся ручных движений. Предыдущие исследования показали, что частоты вибрации, связанные с активацией телец Мейснера и Пачини, эффективно подавляли локомоторные реакции, вызванные кокаином5,18. Эти данные подтверждают интерпретацию, согласно которой механическая акупунктура на основе вибрации задействует афференты, связанные с низкопороговыми механорецепторами в поверхностных и глубоких тканях, и передает сигналы через крупные A-волокна локтевого нерва3,13. Таким образом, MAI представляет собой промежуточную экспериментальную модель между мануальной акупунктурой и EA, поскольку сохраняет основанный на использовании игл механический компонент мануальной акупунктуры, позволяя при этом стандартизировать и количественно оценить стимуляцию.

Биологическая валидность данного протокола дополнительно подтверждается данными на уровне сигнальных путей. Механическая стимуляция локтевого нерва активировала путь «задние столбы — клиновидное ядро», а нарушение этого пути нивелировало ингибирующий эффект на локомоторную активность, вызванную кокаином3. Напротив, поражения спиноталамического тракта не предотвратили поведенческий эффект, что указывает на участие безболевых тактильных и вибрационных соматосенсорных путей, а не ноцицептивной передачи сигналов. С точки зрения механизмов, эти предыдущие исследования показывают, что стимуляция HT7 на основе MAI задействует периферический путь, связывающий крупные миелинизированные афферентные A-волокна локтевого нерва с мезолимбической регуляцией дофамина. Эти соматосенсорные сигналы передаются через путь «задние столбы — клиновидное ядро» и впоследствии активируют нижележащие мезолимбические модулирующие цепи, включая путь mPFC–LHb–RMTg–VTA–NAc. Данный путь может способствовать подавлению вызванной кокаином локомоторной активности и поведенческих реакций, связанных с дофамином4,6,7,8. В совокупности эти результаты показывают, что протокол MAI обеспечивает воспроизводимую экспериментальную платформу для изучения того, как определенная периферическая механическая стимуляция модулирует центральные нейронные цепи и поведение, связанное с системой вознаграждения.

Для успешного применения данного протокола следует учитывать несколько критически важных этапов. Во-первых, локализация акупунктурной точки должна быть анатомически точной. Для стимуляции точки HT7 у грызунов в качестве основных анатомических ориентиров служат поперечная складка запястья и сухожилие локтевого сгибателя запястья13,19. Во-вторых, глубина введения должна быть стандартизирована с помощью ограничителя, поскольку неконтролируемые колебания глубины введения могут увеличить вариабельность экспериментальных данных20. В-третьих, требуется стабильное соединение иглы с мотором, чтобы обеспечить точную передачу вибрации на кончик иглы. Наконец, следует избегать избыточной стимуляции. Предыдущие валидационные исследования показали, что длительная непрерывная стимуляция, например, вибрация в течение 40 с, вызывала поведенческие реакции, характерные для стресса, тогда как стимуляция в течение 20 с приводила к выраженным поведенческим эффектам при лучшей переносимости13.

Несмотря на эти преимущества, следует признать ряд ограничений. Стимуляция, создаваемая с помощью MAI, представляет собой лишь подмножество техник ручной акупунктуры и не полностью воспроизводит многонаправленные манипуляции, выполняемые опытными специалистами. Кроме того, большинство валидаций данного протокола были проведены на моделях животных, и его прямая применимость в клинической практике для людей требует дальнейшего изучения.

MAI не воспроизводит всю многомерную сложность традиционной ручной акупунктуры, включая подъем-опускание, ротацию, двунаправленную деформацию тканей и тактильную обратную связь, зависящую от специалиста. Следовательно, вибрационную стимуляцию, создаваемую MAI, не следует интерпретировать как полную репрезентацию ручной акупунктуры. Вместо этого данный протокол стандартизирует вибрационный механический компонент, передаваемый на кончик иглы во время манипуляции «щелчком по ручке» (handle-flicking).

Хотя данный протокол был валидирован преимущественно с использованием стимуляции точки HT7 у самцов крыс линии Sprague-Dawley в модели локомоторной активности, индуцированной кокаином, метод MAI может быть адаптирован для других акупунктурных точек и экспериментальных моделей. Однако может потребоваться повторная оптимизация параметров, поскольку глубина тканей, локальная анатомия, распределение механорецепторов и состав афферентных нервов могут различаться в зависимости от акупунктурных точек, вида, линии, пола и патологического состояния.

Будущие области применения данного подхода могут включать его интеграцию в стандартизированные исследовательские платформы для нейромодуляции и адаптацию для трансляционных и клинических исследований иглоукалывания. Дальнейшее совершенствование устройства может обеспечить более точный контроль паттернов стимуляции и способствовать более широкому применению на различных моделях заболеваний. В конечном итоге данный протокол может помочь связать традиционную практику иглоукалывания с современной нейробиологией, обеспечив воспроизводимое и количественно оцениваемое исследование физиологических механизмов, опосредованных иглоукалыванием.

Раскрытие информации

Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов или конфликтов интересов, связанных с данным исследованием.

Благодарности

Эта работа была поддержана Корейским институтом восточной медицины (KIOM) в рамках гранта № KSN2512011, Корейским агентством по технологиям здравоохранения R&Проект #38;D, реализуемый через Корейский институт развития индустрии здравоохранения (KHIDI) при финансовой поддержке Министерства здравоохранения & Министерство здравоохранения и социального обеспечения Республики Корея (RS-2024-00443893), а также Национальный исследовательский фонд Кореи (NRF) в рамках гранта, финансируемого правительством Кореи (RS-2024-00349070). Мы выражаем искреннюю благодарность исследовательской группе по изучению акупунктурных точек Корейского института восточной медицины, кафедре изучения меридианов и акупунктурных точек Университета Тэгу Хаани и кафедре физиологии медицинского колледжа Университета Ёнсе за неоценимую поддержку и плодотворные обсуждения, касающиеся разработки и валидации механического прибора для акупунктуры.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
АкселерометрPCB PiezotronicsPO-AXA-12-01Используется для измерения вибрации
Игла для акупунктуры (0.10 mm × 10 mm)Dongbang Acupuncture Inc.DB102Стерильная одноразовая игла для акупунктуры
Зажим типа «крокодил»N/AN/AИспользуется для подключения вибратора к игле для акупунктуры
Бупивакаина гидрохлорид (0.5%)Huons Pharm, KoreaHIRA Code (199502333)Используется в экспериментах по местной анестезии
Кокаина гидрохлоридMacfarlan Smith Ltd 53-21-4 Используется в экспериментах по кокаин-индуцированной локомоции
Блок управленияCustom-madeN/AИспользуется для регулировки частоты стимуляции, интенсивности ускорения и продолжительности
Программное обеспечение для сбора данныхLabVIEWLabVIEW 7 Express (7.0)Используется для анализа вибрационного сигнала
Система сбора данныхNational InstrumentsDAQ-NI USB-6200Используется для оцифровки сигнала
Инструмент для механической акупунктуры (MAI)Custom-madeN/AСпециально разработанное устройство, состоящее из блока управления, вибрационного двигателя, зажима-коннектора, иглы для акупунктуры и резинового стопора
Камера для анализа локомоторной активности в открытом полеCustom-madeквадратный бокс для открытого поля
(40 cm × 40 cm× 45cm)
из черного акрила. 		Используется для анализа локомоторной активности
Резиновый стопорN/AN/AУстановлен в 3 mm от кончика иглы для стандартизации глубины введения
Крысы линии Sprague-DawleyOrient BioCrl:CD(SD)IGSСамцы, 270–320 g
Вибрационный двигательMotor BankMB-0412V Используется для механической вибрационной стимуляции
Программное обеспечение для видеотрекингаEthoVision XTEthovision 3.1Используется для отслеживания локомоции

Ссылки

  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.

Перепечатки и разрешения

Теги

HT7

Эта статья была опубликована

Видео скоро будет доступно

Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.