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.