Effets de l'acupuncture suivi sur le cerveau humain par IRMf

Summary

Surveillance IRMf et physiologique est utilisé pour étudier les effets de l'acupuncture sur les systèmes nerveux central et périphérique. Acupuncture mobilise un réseau limbique-paralimbiques-néocortex, avec un chevauchement avec le réseau grande mode par défaut, de moduler l'activité neurologique, éventuellement lié à son effet autonome dans le système nerveux périphérique.

Abstract

L'IRM fonctionnelle est utilisée pour étudier les effets de l'acupuncture sur la réponse BOLD et la connectivité fonctionnelle du cerveau humain. Les résultats montrent que l'acupuncture mobilise un réseau limbique-paralimbiques-néocortex et son anti-corrélés sensori / paralimbiques réseau à plusieurs niveaux du cerveau et que la réponse hémodynamique est influencée par la réponse psychophysique. Surveillance physiologique peut être effectuée afin d'étudier la réponse périphérique de la fonction du système nerveux autonome. Cette vidéo décrit les études effectuées à LI4 (Hegu), ST36 (Zusanli) et LV3 (taichong), points d'acupuncture classiques qui sont couramment utilisés pour des actions modulatrices et réducteur de la douleur. Certaines des questions qui nécessitent une attention dans les applications de l'IRMf à une enquête d'acupuncture sont notées.

Protocol

Partie 1: connaissance de la préparation consentement et sous réserve

Volontaires adultes en bonne santé sont recrutés pour l'étude selon Institutional Review Board a approuvé des procédures. Le consentement éclairé du sujet est signé avant le début de l'étude.

Partie 2: Mise en place d'équipements de surveillance physiologique

Les instruments ad PowerLab système permet de données physiologiques pour être synchronisé avec le balayage IRMf en utilisant le signal de déclenchement IRMf enregistrés sur un canal d'entrée. Ceci est un système portable basé avec des entrées pour l'ECG, la respiration, la réponse conductance de la peau, l'oxymétrie de pouls, et tout autre signal physiologique qui aurait besoin d'être enregistré.

1. Si un système de ceinture respiratoire est utilisé, le capteur doit être branché dans une prise électrique dans la salle adjacente au scanner, avec le tube menant à la ceinture alimentée par l'entrée dans la salle d'examen et d'un connecteur BNC menant à la PowerLab dans le scan salle de contrôle.
2. Si un déclencheur est utilisé pour synchroniser les données physiologiques à l'IRMf, puis un câble BNC doit également connecter le signal IRM de déclenchement à la PowerLab dans la salle de commande de balayage.
3. Rassemblez des dispositifs de surveillance. Quatre électrodes ECG seront nécessaires, ainsi que d'un câble connecté à un ECG compatible avec la RM En rollcart système in vivo.
4. Si conductance de la peau qui est mesuré, brancher les connecteurs conductance de la peau dans la boîte de dérivation dans la salle d'examen, et ont un gel de conductance cutanée prête dans la salle d'examen.

Partie 3: Préparation pour objet l'IRM

1. Il est important d'éliminer l'anxiété et la fatigue indue le jour de l'analyse, car l'état de base peut affecter la réponse du cerveau à la stimulation d'acupuncture. Proposer ce sujet manger un repas léger avant la procédure afin que les réactions indésirables faiblesse et peut être évitée.
2. Demandez au sujet de mentir en position couchée dans la machine à porter des bouchons d'oreille pour supprimer le bruit du scanner et à la tête immobilisée par des supports rembourrés. Depuis le rapport signal / bruit de scans de stimulation acupuncture est faible par rapport à moteur commun ou des tâches visuelles, les données ont tendance à être plus facilement corrompus par mouvement de la tête. Un support est placé sous les genoux pour garder les talons forment la surface de la civière à réduire le mouvement du corps. La bobine est attachée la tête et les coussins sont ajustées pour le confort. Pour une session de numérisation en moyenne de 2 heures, le confort est essentiel pour la numérisation sans interruption.
3. Si la surveillance physiologique est désiré, l'objet doit être préparé selon la section précédente avant d'être mis dans le scanner. Il est souhaitable de suivre l'état d'éveil du sujet avec eye-tracking durant les scans, si disponible.
4. Fixez quatre électrodes ECG à gauche du sujet poitrine (pour les sujets féminins, de prendre des précautions de confidentialité, comme l'abaissement des stores de la fenêtre de la baie dans la salle de commande de balayage et de fermer la porte du scanner). Branchez le câble aux électrodes et à l'appareil En Vivo. Pour la sécurité de ce câble et tous les autres câbles menant à la réserve devrait fonctionner directement sur la table de numérisation, sans former de boucles. Allumez le périphérique En Vivo et vérifier la qualité du signal ECG. Réglez la position de l'électrode, si nécessaire.
5. Remplir les puits des électrodes SCR avec un gel conducteur. Ce gel spécial RCS doit être isotonique à la peau. Effectuer ouverte à zéro du circuit dans le logiciel graphique. Fixez les électrodes adjacentes à 2 RCS pulpe des doigts de la main distale du sujet en enveloppant le velcro autour aussi serré que c'est confortable.

Partie 4: RM fonctionnelle des séquences d'imagerie adaptées à l'imagerie d'acupuncture de stimulation.

1. Nous utilisons un 1,5 ou 3,0 Tesla Siemens Trio système IRM (Siemens, Erlangen, Allemagne) équipé pour l'imagerie écho planar avec une bobine tête quadratique standard.
2. Nos études au cours des années constamment démontré que l'acupuncture avait une action plus vaste de systèmes fonctionnels à de multiples niveaux du cerveau. Les structures situées à la base du cerveau telles que l'amygdale, l'hippocampe, cortex médial préfrontal ventral et les zones subgénual sont particulièrement sensibles aux artéfacts de susceptibilité. Il est important de vérifier chaque balayage du PEV fonctionnels pour éliminer la perte de signal dans ces régions que nous avons constaté des différences dans la perte des signaux entre les deux modèles d'un scanner Siemens avec l'intensité du champ semblables et avec une séquence similaire IRM pour la collecte des données.
3. Tranches de cerveau Diluant sont préférables pour réduire les artéfacts de susceptibilité. Tranches de 3 mm d'épaisseur avec 0,6 mm ou 0,75 mm fossé dans l'orientation sagittale ou axial sont utilisés pour couvrir l'ensemble du cerveau, y compris le tronc cérébral et le cervelet en fonction de la capacité de mémoire du système d'imagerie. D'autres orientations et d'épaisseur de coupe peut être utilisé pour l'imagerie cérébrale partielle. L'attention particulière que nous portons à ces questions contribuent à la plusconclusions cohérentes des effets de l'acupuncture sur les structures à la base du cerveau.
4. Les scans fonctionnels sont acquises avec un T2 *- pondérée séquences en écho de gradient (TR / TE 4000/30 ms, FOV 200 mm, matrice 64x64, angle de bascule de 90 °, épaisseur de coupe 3,0 mm, l'écart de 0,6 mm). Nous avons acquis un total de 150 points de temps en 10 min. Collection d'images est précédée par quatre scans factice pour permettre l'équilibrage du signal IRMf. Le plus court TE réduit les artefacts de susceptibilité. Le TR relativement long permet une couverture cerveau entier à haute résolution spatiale.

Partie 5: Le localisateur initiale et scans anatomiques

1. Avant de scans fonctionnels avec l'acupuncture sont exécutés, un scan de piste, un scanner haute résolution anatomique et l'pondérées en T1 3D MP-RAGE sont acquises pour assurer un positionnement correct et la solidité anatomiques. L'observation générale à cet endroit peut assurer que scans inutiles ne sont pas exécutés. La piste, un scan très court, assure que l'ensemble du cerveau est inclus dans l'analyse et vous permet de l'aligner avec la ligne AC-PC. S'il ya des anomalies suspectes, les chercheurs envoyer des images à un radiologue formé mais ne devrait pas faire d'affirmation sur ce qui est sur le scan pour les sujets.
2. Les scans initiaux prendre environ 20 minutes au total. Brève visualisation pouvez dire l'enquêteur si elle sera utile pour poursuivre la numérisation. C'est un bon moment pour parler avec le sujet et s'assurer qu'ils sont toujours à l'aise et ne subissent pas les effets négatifs d'être dans l'aimant.

Partie 6: L'acupuncture avec surveillance IRMf

Parmi les deux formes de traitement (manipulation des aiguilles manuel et la stimulation électrique), cette vidéo sera limitée à l'acupuncture manuelle, qui a une histoire beaucoup plus longue de l'utilisation clinique. La stimulation acupuncture est administré dans les courses en double pour les points d'acupuncture classiques LI4 sur la main, LV3 sur le pied ou la jambe sur le ST36, employant stérile, à usage unique ne aiguilles d'acupuncture.

1. Demandez des sujets pour se détendre, garder les yeux fermés et de s'abstenir de mouvements pendant le balayage. Afin d'éviter une stimulation nociceptive, nous avons spécifiquement instruire le sujet à poser un doigt si l'un des sensations d'acupuncture s'approche d'un score de 8, et d'élever deux doigts dans le cas de douleur aiguë d'un degré quelconque.
2. Après l'insertion de l'aiguille prétest, du sujet de sensibilité et de tolérance à l'aiguille de manipulation pour vous aider à choisir la profondeur d'insertion et de la force de manipulation pour la collecte des données.
3. Au cours de l'imagerie fonctionnelle à 10 min, l'aiguille est tournée pendant 2 min lors de M1 et M2, et laissé en place pendant des périodes de repos, la R1 (2min)), R2 (3min), R3 (1 min). L'acupuncteur fait en sorte de ne pas approcher ou quitter le sujet directement avant ou après la période de stimulation, comme même que le mouvement pourrait affecter les résultats. (Paradigm, Fig 1)
   
   Figure 1. Acupuncture IRMf Paradigm.
4. À la fin de la stimulation d'acupuncture, l'acupuncteur enregistre la force avec laquelle l'aiguille résiste manipulation. A la fin de chaque cycle, un autre enquêteur du personnel demande au sujet de noter les sensations éprouvées sur une échelle de 1-10. La liste, endolorissement, une algie, la pression, de plénitude, de lourdeur, engourdissement, des picotements, une douleur sourde, douleur aiguë, est basé sur l'expérience de la communauté acupuncteur et précédentes données expérimentales plutôt que des questionnaires douleur dans la littérature. La réponse psychophysique est classé comme un groupe typique deqi et un autre groupe de deqi mélangé avec une douleur vive à partir de ces enregistrements.
5. Parlez à des sujets entre les balayages pour s'assurer qu'ils se sentent à l'aise et ils rester éveillé. Si une partie de leur corps commence à ressentir des crampes ou mal à l'aise, le personnel de recherche sur le site devrait prendre les mesures appropriées pour soulager l'inconfort. Les mouvements générés par le sujet serait provoquer une corruption de données. Sujets occasionnel peut s'endormir pendant la numérisation, ce qui aurait une incidence sur la réponse hémodynamique.

Partie 7: Traitement des données

1. Plusieurs niveaux d'analyse peut être exécuté. Un modèle linéaire général utilise des périodes de repos comme base de référence pour déterminer le% de variation du signal BOLD MR à chaque voxel du cerveau lors de la tâche. Il détermine également la signification statistique de ces changements et supprime les données BOLD qui n'atteignent pas 3 voxels contigus à un moment précis de p-valeur.
2. Effectuer l'analyse à base de graines de corrélation croisée pour montrer la connectivité fonctionnelle entre une région neurologiques et le reste du cerveau. Ceci est fait en sélectionnant une des régions de référence et en comparant son temps de cours à celle de tous les voxels d'autres dans le cerveau. D'autres analyses comme l'analyse en composantes indépendantes, l'analyse typologique flous, la modélisation par équation structurelle, de causalité de Granger peut être appliquée.
3. Données physiologiques peuventêtre analysées en faisant la moyenne de réponse dans les fenêtres liées à la stimulation d'aiguille d'acupuncture. Par exemple, les données ECG peuvent être annotées pour QRS complexes de synchronisation suivie par l'analyse du rythme cardiaque et la variabilité du rythme cardiaque.

Partie 8: Résultats

Figure 2. Réponse hémodynamique en acupuncture deqi vs stimulation tactile à droite LI4, ST36 et LV3 (52 runs/37 sujets). Les grappes de structures désactivé à l'(cortex médial préfrontal) MPFC (1), MPC (cortex pariétal médial) (2), le LTM (lobe temporal médial) (3), ont été plus important dans l'acupuncture (figure A) que dans la stimulation tactile (Fig. B). La désactivation complète de la droite BA22/21 (4) en acupuncture n'a pas été observé dans la stimulation tactile. Le BA43 sensorimoteur (5) et cortex associatif (6) a montré plus d'activation dans la stimulation tactile que dans l'acupuncture (non représentée). Fait intéressant, le droit insula antérieure, (7) a été activé en acupuncture et non dans la stimulation tactile. (P <0,0001).

Figure 3. Réponse hémodynamique au deqi (52 runs/37 sujets) par rapport deqi mélangé avec une douleur aiguë (52 runs/29 sujets) pendant la stimulation d'acupuncture à droite LI4, ST36 et LV3, la désactivation de l'éminent MPFC (1), MPC ( 2) et MTL (3) vu avec douleur deqi absents (figure A) a été atténué dans la présence de la douleur (figure B). Avec la douleur, l'activation du cortex sensori-motrices et d'association (4) est devenu plus important, et un sous-ensemble des régions limbiques et paralimbiques comme le MIDC / SMA (5), postC_BA23 (6), Amy (7), et du vermis cérébelleux ( 8) devient actif. Le droit insula antérieure (9) a été nettement activé dans deqi tandis que les petits domaines de insula antérieure et postérieure (10) ont été activés de façon bilatérale dans la douleur. P <0,0001.

Figure 4 chevauchement des limbique-paralimbiques-néocorticale réseau (LPNN) en acupuncture avec le réseau en mode par défaut (DMN);. La réponse BOLD de l'LPNN par GLM analyse (fig.A) et par le modèle sans analyse typologique floue (figure B ) lors de la stimulation acupuncture à LI4, ST36 et LV3 montrent les modèles quasiment identiques à la DMN (Fig.C, adapté de Shulman et al, 1997). Des grappes de régions avec des diminutions signal cohérent apparaissent dans le cortex préfrontal médial (1), postéro-interne du cortex (2) et le lobe temporal (3). p <0,0001.

Discussion

L'emploi de techniques appropriées, l'expérience de l'acupuncteur et un échantillon de grande taille pour permettre la séparation des effets de confusion de stimulation nociceptive par inadvertance sont importants dans l'acquisition et l'interprétation des données IRMf acupuncture. Nos études de plusieurs points d'acupuncture classique, indiquent que l'acupuncture module réseau limbique, une importante intrinsèque du système de régulation du cerveau humain. Le réseau montre un chevauchement important avec le mode par défaut du cerveau au repos. Ces changements associés autonomique fonction nerveuse peut être démontrée par le monitorage physiologique.