Agopuntura Effetti monitoraggio cervello umano da fMRI

Summary

Monitoraggio FMRI e fisiologico è usato per studiare gli effetti di Agopuntura sul sistema nervoso centrale e periferico. Agopuntura mobilita un limbico-paralimbica-neocorticale rete, con notevole sovrapposizione con la rete in modalità di default, a modulare l'attività neurologica, forse in relazione al suo effetto autonomo nel sistema nervoso periferico.

Abstract

Risonanza magnetica funzionale è utilizzato per studiare gli effetti dell'agopuntura sulla risposta BOLD e la connettività funzionale del cervello umano. Risultati dimostrano che l'agopuntura mobilita un limbico-paralimbica-neocorticale rete e le sue proprietà anti-correlato sensomotorio / paralimbica rete a più livelli del cervello e che la risposta emodinamica è influenzato dalla risposta psico-fisico. Monitoraggio fisiologico possono essere eseguite per esplorare la risposta periferica della funzione nervoso autonomo. Questo video descrive gli studi eseguiti a LI4 (hegu), ST36 (zusanli) e LV3 (taichong), agopunti classici che sono comunemente usati per le azioni di modulazione e riduzione del dolore. Alcuni problemi che richiedono attenzione nelle applicazioni della risonanza magnetica funzionale all'indagine agopuntura sono noti.

Protocol

Parte 1: preparazione del consenso informato e soggetti

Volontari adulti sani sono reclutati per lo studio in base alle Institutional Review Board ha approvato le procedure. Consenso informato da parte del soggetto è firmato prima dell'inizio dello studio.

Parte 2: Installazione apparecchiature di monitoraggio fisiologico

L'AD Instruments sistema PowerLab permette di dati fisiologici per essere sincronizzato con la scansione fMRI utilizzando il segnale di attivazione fMRI registrato su un canale di ingresso. Si tratta di un sistema portatile basato con ingressi per ECG, respirazione, la risposta di conduttanza cutanea, pulsossimetria, e qualsiasi altro segnale fisiologico che avrebbe bisogno di essere registrati.

1. Se un sistema respiratorio cintura è in uso, il trasduttore deve essere collegato ad una presa elettrica nella stanza adiacente allo scanner, con il tubo che porta alla cintura alimentato tramite ingresso nella stanza di scansione e un connettore BNC che porta alla PowerLab nel scansione sala di controllo.
2. Se un trigger viene utilizzato per sincronizzare i dati fisiologici ai dati fMRI, poi un cavo BNC deve collegare anche il segnale di trigger MRI scanner al PowerLab nella sala di controllo di scansione.
3. Raccogliere dispositivi di monitoraggio. Quattro elettrodi ECG saranno necessari, così come un cavo ECG collegato ad un MR-compatibile In rollcart sistema Vivo.
4. Se la conduttività della pelle viene misurato, collegare connettori conduttanza della pelle nella breakout box nella camera di scansione, e hanno conduttanza cutanea gel pronto in sala di scansione.

Parte 3: soggetto Preparazione per la scansione MR

1. E 'importante escludere l'ansia e la stanchezza eccessiva, il giorno della scansione poiché lo stato di base possono influenzare la risposta del cervello alla stimolazione agopuntura. Suggerisci il soggetto mangiare un pasto leggero prima della procedura in modo che le reazioni debolezza e spiacevoli possono essere evitati.
2. Istruire il soggetto a giacere supino nella macchina indossando tappi per le orecchie per sopprimere il rumore dello scanner e con la testa immobilizzata da supporti imbottiti. Dato che il rapporto segnale / rumore di scansioni agopuntura stimolazione è basso rispetto al motore comune o compiti visivi, i dati tende ad essere più facilmente danneggiati dal movimento della testa. Un supporto è posto sotto le ginocchia per mantenere il talloni formano la superficie della barella per ridurre il movimento del corpo. La bobina è fissata la testa e gli ammortizzatori sono regolati per il comfort. Per una sessione media di scansione di 2 ore, il comfort è di vitale importanza per la scansione senza interruzioni.
3. Se il monitoraggio fisiologico è desiderato, soggetto deve essere preparato secondo la sezione precedente prima di essere messo nello scanner. È auspicabile per monitorare la veglia del soggetto con eye-tracking durante le scansioni, se disponibile.
4. Allega 4 elettrodi ECG al torace in alto a sinistra del soggetto (per soggetti di sesso femminile, prendere le dovute precauzioni privacy quali l'abbassamento dei bui sulla finestra alla baia nella sala di controllo di scansione e chiudere la porta dello scanner). Collegare il cavo agli elettrodi e al dispositivo in Vivo. Per motivi di sicurezza questo cavo e tutti gli altri cavi che porta al soggetto deve essere eseguito direttamente sul tavolo di scansione, senza formare un loop. Accendere il dispositivo in Vivo e verificare la qualità del segnale ECG. Regolare il posizionamento dell'elettrodo, se necessario.
5. Riempire i pozzetti degli elettrodi SCR con gel conduttore. Questo gel speciale SCR dovrebbe essere isotonica per la pelle. Eseguire lo zero circuito aperto nel software grafico. Collegare gli elettrodi SCR a 2 pastiglie adiacente distale delle dita della mano del soggetto avvolgendo il velcro intorno come ermeticamente come è comodo.

Parte 4: MR funzionale di sequenze di immagini su misura per la stimolazione di immagini agopuntura.

1. Usiamo un 1,5 o 3,0 Tesla Siemens Trio MRI sistema (Siemens, Erlangen, Germania) attrezzata per l'imaging eco planare con una batteria standard testa di secondo grado.
2. I nostri studi nel corso degli anni costantemente dimostrato che l'agopuntura era un'azione di vasta portata rispetto ai sistemi a più livelli funzionali del cervello. Le strutture si trova alla base del cervello come l'amigdala, ippocampo, corteccia mediale prefrontale ventrale e aree subgenual sono particolarmente suscettibili agli artefatti di suscettibilità. E 'importante controllare ogni scansione EPI funzionale escludere la perdita di segnale in queste regioni come abbiamo trovato differenze nella perdita di segnali tra due modelli di uno scanner Siemens con forza campo simile e con una sequenza simile risonanza magnetica per la raccolta dei dati.
3. Sezioni di cervello più sottili sono preferibili per ridurre gli artefatti di suscettibilità. Fette di 3 mm di spessore da 0,6 mm o 0,75 mm di distanza l'orientamento sagittale o assiale sono utilizzati per coprire l'intero cervello compreso il tronco cerebrale ed il cervelletto a seconda della capacità di memoria del sistema di imaging. Altri orientamenti e lo spessore fetta può essere utilizzato per l'imaging cerebrale parziale. La particolare attenzione che paghiamo a questi problemi contribuire alla piùrisultati coerenti di effetti dell'agopuntura sulle strutture alla base del cervello.
4. Le scansioni sono funzionali acquisiti con un T2 *- ponderata sequenza gradient echo (TR / TE 4000/30 ms, FOV 200 mm, matrice 64x64, angolo di capovolgere 90 °, spessore di strato 3,0 mm, gap 0,6 mm). Abbiamo acquisito un totale di 150 punti in 10 minuti di tempo. Raccolta di immagini è preceduto da 4 scansioni fittizio per consentire equilibrio del segnale fMRI. Minore è la TE riduce gli artefatti di suscettibilità. Il TR relativamente lungo consente una copertura intero cervello ad alta risoluzione spaziale.

Parte 5: Il localizzatore iniziale e scansioni anatomiche

1. Prima delle analisi funzionale con l'agopuntura sono gestiti, una scansione localizzatore, una scansione ad alta risoluzione anatomica, e il T1 ponderata 3D MP-RAGE sono acquisiti per assicurare un corretto posizionamento e la solidità anatomica. Osservazione generale a questo punto posso assicurare che le scansioni non necessarie non vengono eseguiti. Il localizzatore, una scansione molto breve, assicura che l'intero cervello è incluso nella scansione e ti permette di linea in su con l'AC-PC linea. Se ci sono delle anomalie sospette, i ricercatori invierà le immagini in un formato radiologo ma non dovrebbe alcun diritto sui quali è la scansione soggetti.
2. La scansione iniziale di circa 20 minuti totali. Visualizzazione breve può dire se il ricercatore sarà utile per continuare la scansione. Questo è un buon momento per parlare con il soggetto e assicurarsi che siano ancora comodo e non ha riscontrato un effetto negativo di essere nel magnete.

Parte 6: L'agopuntura con monitoraggio fMRI

Delle due forme di trattamento (manipolazione aghi manuale e stimolazione elettrica), il video sarà limitata a manuale di agopuntura, che ha una storia molto più lunga di uso clinico. Stimolazione agopuntura viene somministrato in cicli duplicato agopunti classici LI4 invece, LV3 sul piede o ST36 sulla gamba, impiegando sterile, una volta utilizzare solo aghi per agopuntura.

1. Istruire i soggetti a rilassarsi, tenere gli occhi chiusi e astenersi da movimenti durante la scansione. Per evitare la stimolazione nociva, di uno specifico istruire il soggetto a sollevare un dito se una delle sensazioni che l'agopuntura si avvicina a un punteggio di 8, e alzare due dita in caso di dolore acuto di qualsiasi grado.
2. Dopo aver inserito il, pretest sensibilità l'ago del soggetto e la tolleranza di manipolazione aghi per scegliere la profondità di inserimento e la forza di manipolazione per la raccolta dati.
3. Durante i 10 minuti di imaging funzionale, l'ago viene ruotato per 2 minuti durante la M1 e M2, e lasciati sul posto durante i periodi di riposo R1 (2min)), R2 (3 minuti), R3 (1 min). L'agopuntore si assicura di non avvicinarsi o lasciare il soggetto direttamente prima o dopo il periodo di stimolazione, come anche che il movimento potrebbero influenzare i risultati. (Paradigma, Fig. 1)
   
   Figura 1. Agopuntura Paradigma fMRI.
4. Al completamento della stimolazione agopuntura, l'agopuntore registra la forza con cui l'ago resiste manipolazione. Alla fine di ogni scansione, un altro investigatore personale chiede al soggetto di grado le sensazioni provate su una scala da 1-10. La lista, dolore, fastidio, pressione, pienezza, pesantezza, intorpidimento, formicolio, dolore sordo, il dolore acuto, si basa sull'esperienza della comunità agopuntore e precedenti dati sperimentali piuttosto che questionari dolore nella letteratura. La risposta psico-fisica è classificato come un tipico gruppo deqi e un altro gruppo di deqi mescolato con dolore acuto sulla base di questi record.
5. Parla con i soggetti tra le scansioni per assicurarsi che stare tranquillo e stare svegli. Se una qualsiasi parte del loro corpo comincia a crampi o sentire a disagio, il personale di ricerca in loco dovrebbero adottare misure appropriate per alleviare il disagio. Movimenti generati dal soggetto potrebbe causare la corruzione dei dati. Soggetti occasionali possono addormentarsi durante la scansione, che possa modificare la risposta emodinamica.

Parte 7: Elaborazione Dati

1. Più livelli di analisi possono essere eseguite. Un modello lineare generale utilizza periodi di riposo come base per determinare la variazione del segnale BOLD% MR ad ogni voxel del cervello durante il compito. Determina inoltre la significatività statistica di questi cambiamenti e rimuove i dati BOLD che non raggiungono il 3 voxel contigue di uno specifico valore-p.
2. Eseguire seme analisi basata croce di correlazione per mostrare la connettività funzionale tra una regione neurologici e il resto del cervello. Questo viene fatto selezionando una delle regioni di riferimento e confrontando il suo tempo portate con quella di ogni voxel altri nel cervello. Altre analisi, come analisi delle componenti indipendenti, analisi dei cluster fuzzy, modelli di equazioni strutturali, causalità Granger può essere applicata.
3. Dati fisiologici possonoessere analizzati da una media di risposta entro le finestre relative alla stimolazione aghi dell'agopuntura. Per esempio, i dati ECG può essere commentato per tempi complessi QRS seguita da analisi della frequenza cardiaca e variabilità della frequenza cardiaca.

Parte 8: Risultati

Figura 2. Risposta emodinamica in agopuntura vs deqi stimolazione tattile a destra LI4, ST36 e LV3 (52 runs/37 soggetti). I grappoli di strutture disattivato l'mPFC (corteccia prefrontale mediale) (1), MPC (corteccia parietale mediale) (2), MTL (mediale del lobo temporale) (3), erano più importanti in agopuntura (Fig. A) che in stimolazione tattile (Fig. B). Disattivazione estensiva del diritto BA22/21 (4) in agopuntura non è stata osservata nei stimolazione tattile. Il BA43 sensomotorio (5) e la corteccia associativa (6) ha mostrato più di attivazione nella stimolazione tattile che in agopuntura (non mostrato). È interessante notare che il diritto insula anteriore, (7) è stato attivato in agopuntura e non nella stimolazione tattile. (P <0,0001).

Figura 3. Deqi in risposta emodinamica (52 runs/37 soggetti) rispetto al deqi mescolato con dolore acuto (52 runs/29 soggetti) durante la stimolazione agopuntura a destra LI4, ST36 e LV3, La disattivazione di spicco del mPFC (1), MPC ( 2) e MTL (3) visto con dolore deqi assente (Fig. A) è stato attenuato in presenza di dolore (Fig. B). Con dolore, l'attivazione della corteccia sensomotoria e associazione (4) è diventato più prominenti, e un sottoinsieme delle regioni limbiche e paralimbica come il MIDC / SMA (5), postC_BA23 (6), Amy (7), e verme cerebellare ( 8) diventa attivo. Il diritto insula anteriore (9) era marcatamente attivato in deqi mentre le più piccole aree di insula anteriore e posteriore (10) sono stati attivati ​​bilateralmente nel dolore. P <0,0001.

Figura 4 Sovrapposizione di limbico-paralimbica-neocorticale rete (LPNN) in agopuntura con la rete in modalità predefinita (DMN);. La risposta BOLD del LPNN da GLM analisi (Fig. A) e per modello senza fuzzy cluster analysis (Fig. B ) durante la stimolazione agopuntura a LI4, ST36 e LV3 mostrano modelli praticamente identici con il DMN (Fig.C, adattato da Shulman et al, 1997). Gruppi di regioni con riduzione del segnale coerente appaiono nella corteccia prefrontale mediale (1), postero-mediale della corteccia (2) e del lobo temporale (3). p <0,0001.

Discussion

L'impiego di tecniche appropriate, l'esperienza del agopuntore e un campione di grandi dimensioni per consentire la separazione dagli effetti confondenti di involontarie stimolazione nociva sono importanti per l'acquisizione e l'interpretazione dei dati fMRI agopuntura. I nostri studi di diversi punti di agopuntura classica, indicano che l'agopuntura modula la rete limbico, un importante sistema di regolazione intrinseca del cervello umano. La rete mostra una significativa sovrapposizione con la modalità predefinita del cervello a riposo. Questi cambiamenti associati funzione nervoso autonomo può essere dimostrata attraverso il monitoraggio fisiologico.