3D-neuronavigazione Published: June 2, 2014 doi: 10.3791/50682

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Alexandre F. DaSilva*^1,2,3, Thiago D. Nascimento*¹, Tiffany Love*³, Marcos F. DosSantos¹, Ilkka K. Martikainen^1,3, Chelsea M. Cummiford³, Misty DeBoer¹, Sarah R. Lucas¹, MaryCatherine A. Bender¹, Robert A. Koeppe⁴, Theodore Hall⁵, Sean Petty⁵, Eric Maslowski⁵, Yolanda R. Smith⁶, Jon-Kar Zubieta³

¹Headache & Orofacial Pain Effort (H.O.P.E.), Biological & Materials Sciences Department, University of Michigan School of Dentistry, ²Michigan Center for Oral Health Research (MCOHR), University of Michigan School of Dentistry, ³Translational Neuroimaging Laboratory, Molecular & Behavioral Neuroscience Institute, University of Michigan, ⁴PET Physics Section, Division of Nuclear Medicine, Radiology Department, University of Michigan, ⁵3DLab, University of Michigan, ⁶Department of Obstetrics and Gynecology, University of Michigan

* These authors contributed equally

Summary

In questo studio, gli autori riportano per la prima volta un 3D immersiva e interattiva neuronavigazione (3D-IIN) attraverso l'impatto di un attacco di emicrania mal di testa spontanea nel sistema μ-oppioidi del cervello di un paziente in vivo romanzo.

Abstract

Un crescente corpo di ricerca, generata principalmente da studi basati su MRI, mostra che l'emicrania sembra verificarsi, ed eventualmente sopportare, causa l'alterazione di specifici processi neurali nel sistema nervoso centrale. Tuttavia, le informazioni manca l'impatto molecolare di questi cambiamenti, in particolare sul sistema oppioide endogeno durante l'emicrania, e neuronavigazione attraverso questi cambiamenti non è mai stato fatto. Questo studio si propone di indagare, con un romanzo 3D immersiva e interattiva neuronavigazione (3D-IIN) l'approccio, la trasmissione μ-oppioidi endogeni nel cervello durante un attacco di emicrania mal di testa in vivo. Questo è senza dubbio uno dei più neuromechanisms centrali associati con la regolazione del dolore, che colpisce più elementi dell'esperienza dolore e analgesia. A 36 anni di età femminile, che ha sofferto con l'emicrania per 10 anni, è stato scansionato nel mal di testa tipico (ictale) e nonheadache (interictali) fasi di emicrania con Positron Emissione di positroni (PET) con il carfentanil radiotracer selettiva ^[11 C], che ci ha permesso di misurare la disponibilità del recettore μ-oppioidi nel cervello (non spostabile potenziale legame - μOR BP _ND). Il radiotracciante breve vita è stato prodotto da un ciclotrone e chimica apparecchio di sintesi del campus situato in prossimità della struttura di imaging. Entrambe le scansioni PET, interictale e ictale, sono state programmate durante le fasi di metà-fine separati follicolare del ciclo mestruale della paziente. Durante la sessione PET ictale sua spontanea attacco di mal di testa ha raggiunto livelli di intensità gravi; progressione di nausea e vomito alla fine della sessione di scansione. Ci sono state riduzioni di μOR BP _ND nelle regioni del dolore-modulatori del sistema μ-oppioidi endogeni durante la fase ictale, tra cui la corteccia cingolata, nucleus accumbens (CCNA), talamo (Thal), e la sostanza grigia periacqueduttale (PAG); indicando che μORs erano già occupati da oppioidi endogeni rilasciatiin risposta al dolore in corso. A nostra conoscenza, questa è la prima volta che cambia in μOR BP _ND durante un attacco di emicrania mal di testa sono stati neuronavigated utilizzando un nuovo approccio 3D. Questo metodo consente la ricerca e la didattica esplorazione interattiva di un attacco di emicrania in neuroimaging set di dati di un paziente reale.

Introduction

L'emicrania è un disturbo dolore trigeminale cronica che colpisce quasi il 16% delle donne e il 6% degli uomini negli Stati Uniti e nel mondo ^1-3. Ripetuti attacchi di cefalea emicrania hanno un impatto su gran parte della vita del paziente, compromettendo la qualità della vita e delle prestazioni, che costano miliardi di dollari in mancati giorni di scuola / lavoro e di risorse sanitarie ^4. Durante gli attacchi di mal di testa debilitanti, i suoi malati hanno una spiccata sensibilità per nocivo (iperalgesia) e anche stimoli nonnoxious (allodinia) ^5.

Il sistema neurotrasmettitore μ-oppioidi è uno dei principali meccanismi endogeni di modulazione del dolore nel nostro cervello. Esso è coinvolto nella regolazione della percezione sperimentale e clinica dolore, così come nella azione analgesica dei farmaci oppioidi ^6-9 che sono stati associati con la cronicizzazione di attacchi di emicrania ^10. I recenti progressi nella Positron Emission Tomografia (PET) imaging molecolare consentire lo studio dei meccanismi molecolari importanti nel cervello di pazienti con dolore cronico in vivo ^11. In questo studio, nonostante la logistica impegnativi della sincronizzazione aleatoria e debilitante natura degli attacchi episodici con la complessità di installazione di sessione PET / radiotracciante, neuronavigazione 3D è stato usato per la prima volta a indagare μOR disponibilità in regioni dolore matrice chiave di un paziente cervello durante un attacco di emicrania spontanea.

Caso Presentazione

Un 36enne femmina asiatica è stata arruolati nello studio. Ha presentato con una storia di 10 anni di emicrania con aura visiva. Emicrania lato destro si sono verificati in media 12 giorni al mese, con moderata a grave intensità del dolore che di solito dura 72 ore (se non trattata o trattata senza successo). C'è stato un aumento della frequenza degli attacchi di cefalea intorno al suo ciclo mestruale, cheavuto uno schema regolare tutto lo studio. I sintomi associati comprendono: nausea, vomito, fotofobia, fonofobia e. Durante gli attacchi di cefalea regolari che non ha presentato sintomi autonomici. Poiché il trattamento, che gestiva i suoi sintomi con la sola terapia abortiva farmacologica, che si basa su farmaci anti-infiammatori non steroidei, e non c'erano indicazioni di uso eccessivo di farmaci o l'assunzione di oppiacei. L'esame clinico durante la visita di screening era insignificante e senza anomalie, e una revisione dei sistemi era entro i limiti normali. Lei era sola senza figli, e non stava usando il farmaco contraccettivo.

Protocol

Lo studio deve essere approvato dal locale Institutional Review Board, e dalla Drug Comitato di Ricerca radioattivo. Il soggetto di ricerca fornisce il consenso informato scritto per partecipare allo studio. Il protocollo è diviso in tre fasi cronologiche:

1. Sessione MRI
2. Sessione PET durante la fase ictale (mal di testa) di emicrania
3. Sessione PET durante la fase di interictale (senza mal di testa) di emicrania

Il paziente è responsabile per la compilazione di un diario mal di testa, e per la conferma con il gruppo di ricerca del verificarsi di un attacco di emicrania il giorno della sessione di imaging. Entrambi, interictale e ictale, scansioni PET devono essere programmate durante le fasi follicolare metà degli anni diversi del paziente (da 5 a 10 giorni dopo il primo giorno di sanguinamento mestruale), che in questo caso è stato rintracciato e calcolate in anticipo da un ginecologo con esperienza nel campo (YRS).

1. MRI Session

1. Preparing per l'esperimento
   1. Prima di preparare il soggetto per la scansione, è necessario seguire le istruzioni di sicurezza adeguate a causa del campo magnetico dello scanner MR. Tutto il personale di studio devono essere prima di entrare nella stanza procedura MR metal-free.
   2. Fornire una copia del consenso informato, in precedenza firmata dal volontario di ricerca durante lo screening iniziale, al tecnologo MR.
2. Preparazione del soggetto per la scansione
   1. Il giorno della risonanza magnetica, chiedere al soggetto di ricerca di compilare un modulo di screening di sicurezza MRI. È necessario questo modulo per MRI preso presso l'Università del Michigan - fMRI laboratorio. Il questionario rafforza che il soggetto è anche privo di metallo e non ha una condizione medica che richiede un'attenta e speciale considerazione (ad esempio, frammenti estranei metallici, impiantato dispositivo meccanico / elettrico).
   2. Rassicurare che il partecipante comprende le MR procedura, rischi e benefici.
   3. Consegnateer la forma di screening compilato al tecnologo MR che saranno assiste nella procedura.
3. Acquisire una scansione MRI anatomica T1-pesate durante una fase interictale per il paziente in uno scanner 3 Tesla.
   1. Utilizzare i seguenti parametri della sequenza per l'acquisizione MRI:
      • A. Axial rovinato gradiente richiamata (SPGR) acquisizione 3D
      • B. larghezza di banda = 15.63
      • C. Tempo di ripetizione [TR] = 9.2 msec
      • Tempo D. Echo [TE] = 1.9 msec
      • E. Inversion preparazione recupero di 500 msec
      • F. flip angle = 15 °
      • G. 25/26 FOV
      • H. Numero delle eccitazioni [NEX] = 1
      • I. 144 sezioni contigue
      • J. 1,0 millimetri di spessore fetta
      • K. 256 x 256 matrice

2. Ictal PET sessione

1. Preparazione per l'esperimento
   1. Prima di confermare la scansione presso l'University Hospital, in contatto con il soggetto per verificare in che phase del ciclo mestruale lei sarà il giorno della scansione. Si raccomanda di eseguire una PET durante la fase follicolare metà-fine (da 5 a 10 giorni dopo il sanguinamento mestruale esordio).
   2. Inviare una richiesta in ospedale per produrre ^[11 C] carfentanil, una radiotracer breve vita con un'affinità selettiva per i recettori μ-oppioidi, utilizzando un ciclotrone in prossimità della scansione. Il tracciante deve essere prodotto 2 ore prima della scansione.
   3. Il giorno del potenziale PET ictal contattare l'soggetto 2 ore prima della designazione di confermare la presenza di un attacco di emicrania spontanea. Se un attacco di emicrania è presente, validare la diagnosi di emicrania in seguito alla Classificazione Internazionale delle Cefalee. Dopo la diagnosi, assicurare che il partecipante è in grado di ottenere in modo sicuro in ospedale per sottoporsi alla scansione. Fornire il trasporto se il soggetto non è comodo guida o se nessun guidatore designato è disponibile.
2. Preparazione del SuCon riserva per la scansione
   1. Quando il partecipante arriva in ospedale, la sua accompagnerà alla suite di PET per il rinnovo di diagnosi basata sulla Classificazione Internazionale delle Cefalee. Prima della scansione, eseguire un test di droga urina per confermare che il soggetto non ha fatto presa alcuna sostanza che possa interagire con il carfentanil tracciante ^[11 C], seguito da un test di gravidanza nelle urine.
   2. Ribadisce che il partecipante capisce la procedura PET, rischi e benefici.
   3. Consegnare una copia del consenso informato, in precedenza firmata dal volontario di ricerca durante la proiezione iniziale, il tecnologo Medicina Nucleare.
   4. Seguendo la guida del tecnologo Medicina Nucleare, aiutare il soggetto stabilirsi nello scanner.
   5. Hanno il soggetto sottoposto 1 90 min PET con un HR Siemens + scanner in modalità 3D (immagini ricostruite hanno una larghezza piena a metà (FWHM) risoluzione del ~ 5,5 millimetri-in-aereo e 5,0 millimetri assiale massimo).
   <li> Per ogni dose carfentanil ^[11 C] (555 MBq ≤ 0,03 mg / kg), somministrare cinquanta per cento in bolo con la restante continuamente infuso nel corso della scansione di raggiungere livelli tracciante allo stato stazionario di circa 35 minuti dopo la somministrazione del tracciante .
   6. Sessione PET interictale.
   7. Ripetere i passaggi 2,2-2,6 durante la fase non-mal di testa.

3. PET Dati ricostruzione

1. Ricostruire immagini PET utilizzando algoritmi interattivi in ​​una matrice di pixel 128 x 128 in un campo di diametro 28,8 centimetri di vista (FOV).
2. Acquisire 21 fotogrammi dell'immagine e co-registro uno con l'altro per correggere il movimento durante la scansione.
3. Ottenere una trasmissione 6 min (fonte 68Ge) scansione prima della scansione PET ai fini della correzione dell'attenuazione.
4. Convertire i dati di immagine dinamici per ogni scansione su base voxel per voxel in due serie di immagini parametriche (10 - 40 min):
   1. Utilizzare un metro trasporto tracciante (K1 ratio) per le procedure coregistrazione e normalizzazione; e
   2. Utilizzare una misura recettore-correlati, BP _ND, proporzionale alla Bmax (concentrazione dei recettori) di dividere per Kd (affinità per il recettore).
5. Stimare queste misure utilizzando l'analisi grafica Logan basato regione di riferimento con la corteccia occipitale come regione di riferimento ^12.

4. PET Analisi dei dati

NOTA: uniformare anatomica immagini nello spazio modello utilizzando Statistical Parametric Mapping (SPM8) il software seguendo la sequenza qui sotto.

1. Co-registrare la scansione MR e scansioni K1.
2. Normalizzare la scansione MR al cervello modello di Montreal neurologico Institute (MNI) utilizzando Dartel.
3. Applicare la matrice deformazione conseguente alle immagini PET.
4. Verificare la co-registrazione e la precisione normalizzazione confrontando le immagini RM e PET trasformato al modello atlante MNI.
5. Regione di interesse (ROI) analisi.

   Esaminare l'attività di varie regioni bilaterali che sono impegnate durante il trattamento del dolore, tra cui:

   • A. anteriore / mediale / cingolata posteriore
   • B. Insula
   • C. Hippocampus
   • D. amigdala
   • Testa E. caudato / corpo
   • F. Nucleus accumbens
   • G. Putamen
   • H. laterale / mediale globo pallido
   • Nuclei I. Thalamus (anteriore ventrale, posteriore ventrale laterale / mediale, laterale posteriore, linea mediana, dorsale laterale / mediale)
   • Materia grigia J. periacqueduttale (PAG)
   1. Definire Marsbar (nello spazio standardizzato per ciascuna di queste regioni, con l'eccezione del PAG Generare il PAG ROI inserendo una sfera 3 mm! Coordinate: destra: 4, -28, -6 e sinistra:. -2, -28 , -6. Questa posizione PAG è stato precedentemente dimostrato di avere alterazioni diffusionali e di connettività nei pazienti con emicrania rispetto ai controlli sani ^13,14.
      NOTA: studi test-retest con ^[11 C] Carfentanil dimostrare la riproducibilità delle misure BP _ND di ben inferiore al 10%, con la maggior parte delle regioni corticali essere 3-5% ^15. I più grandi coefficienti di variazione (CoV = Std.Dev. / Media) sono tipicamente osservate nelle regioni con l'associazione più basso, tuttavia, anche nelle regioni corticali con il più basso vincolante BP _ND CoV di stati ~ 0.5. Quindi, variazioni percentuali ROI μOR BP _ND tra le scansioni vengono considerati solo come significativo quando sopra il 10%.

   5. 3D-neuronavigazione

   1. Preparazione per un'esperienza 3D-IIN
      1. Organizzare i dati forniti in formato dati volumetrici NIfTI come una pila di immagini con livelli di densità e di attivazione definiti come 16 bit.
      2. Indossare occhiali attivi per consentire il tempo sequenziale effetto 3D stereoscopico. Gli occhiali operano attraverso il blocco di un occhio mentre l'immagine per l'altro occhio viene visualizzata sulla schermata. Il processo si ripete poi per l'altro occhio. Questo shutterieffetto ng avviene a 110 Hz.
      3. Utilizzare un joystick per le interazioni con la simulazione dopo essere stato istruito sul suo impiego.
      4. Outfit gli occhiali e joystick con marcatori riflettenti per consentire il monitoraggio preciso 6DOF degli oggetti nello spazio attraverso un sistema di motion capture Vicon.
   2. Visualizza Aubject Attivazione dei dati
      1. Utilizzare i file di configurazione XML per definire le mappature di colore di livelli di densità e di attivazione, che vengono caricati quando inizia l'applicazione e condivisi con ogni computer del cluster.
      2. Acquisire le cellule volumetriche 3-dimensionale dalle NIfTIdata cabina per mezzo di funzioni di carico interne giugulare e la libreria software open source "Niftilib".
      3. Condividi risultante cellule volumetriche con ogni computer del cluster per migliorare la velocità.
      4. Interpretare le cellule volumetriche da un shader di OpenGL (GLSL) che conduce marcia ray e la visualizzazione dei voxel con i vari colori e trasparenze definiti dafile di configurazione XML di mapping colore precedentemente condivisi.
   3. Ottenere la posizione attraverso il sistema Vicon e utilizzare questo per aggiornare le prospettive disegnate dei dati volumetrici su ogni schermo.
   4. Interazioni Record e li usa per regolare dinamicamente e tagliare i piani attraverso i dati per navigare nello spazio virtuale.

   6. 3D immersiva e interattiva neuronavigazione (3D-IIN)

   1. Conservare i dati di attivazione soggetti nel formato di dati NIfTI, un tipo di dati volumetrico che viene interpretato utilizzando la libreria Niftilib.
   2. Ottenere le interazioni e la posizione tramite un sistema di tracciamento Vicon, un dispositivo joystick, e l'input gestuale. Utilizzare queste informazioni per garantire l'immagine visualizzata rappresenta il punto di vista corretto, permettendo l'esplorazione in tempo reale del set di dati, e abilitare il controllo dinamico per un massimo di 3 piani di taglio arbitrario utilizzando i movimenti familiari e schemi di controllo (Figura 1).

Representative Results

Il paziente ha presentato in ospedale con un mal di testa pulsante temporale e occipitale destra, con intensità di 6 su una scala di dolore 0-10. Stava avendo il suo tipico attacco di emicrania, ma senza aura. Aveva iniziato al risveglio 5 ore prima del (ictale) sessione PET, e lei riuscì a tollerare senza alcuna terapia farmacologica abortivo. Per la sua conoscenza, il mal di testa non è stata evocata da qualsiasi fattore scatenante (ad esempio, l'alcol, la privazione del sonno). Non sono stati segnalati sintomi autonomici, ma fotofobia e fonofobia erano presenti. Dopo l'inizio della sessione PET ictale l'intensità mal di testa intensificato, raggiungendo livelli gravi (9 su una scala di dolore 0-10) 60 min nello studio; progressione di nausea e vomito alla fine della sessione di scansione. Diminuzione μOR BP _ND stato notato nel cervello del paziente durante l'emicrania spontanea (fase ictale), rispetto alla linea di base (fase interictale) (Figura 2). Ci siamore riduzioni dei brevetti in μOR BP _ND nelle principali regioni dolore matrice del sistema μ-oppioidi endogeni, inclusi i seguenti nuclei: talamo dorsale laterale destro (11, -19, -16: 10,2%), di destra dorsale mediale (6, -17, -8: 11,1%), linea mediana a destra (8, -19, -16: 27%), ed anteriore ventrale (9, -9, -12: 12,0%). Inoltre, i cambiamenti sono stati trovati nella anteriore destra (8, 35, 14: 13,7%) e lasciato corteccia cingolata posteriore (-5, -44, 23: 11,8%), il corpo di sinistra caudato (-11, 6, 15: 12.0 %), mediale globo pallido (a destra: 16, -4, -3: 16,2%; sinistra: -14, -4, -3: 22,6%), il nucleo accumbens sinistra (-9, -11, -7: 10,5% ), e ippocampo (a destra: 30, -22, -14: 12,6%; sinistra: -30, -22, -14: 11,5%). C'è stato un aumento μOR BP _ND solo nella amigdala sinistra (-23, -4, -19: 11,7%). Nel tronco encefalico, la significativa riduzione ictale in μOR BP _ND esteso dal rostrale a caudale materia grigia periacqueduttale (PAG) (a destra: 4, -28, -6: 15,1%; sinistra: -2, -28, -6: 14.6 %) (Figure 3). Tuttavia, le variazioni percentuali emisferiche globali nel μOR BP _ND durante l'attacco di emicrania erano modesti (a destra: 8,5%; sinistra: 8.29%), indicando che le diminuzioni del μOR BP _ND erano specifici per le strutture dolore matrice nel cervello .

Figura 1. Piena realtà virtuale 3D di navigazione dei dati di un emicranico cervello. Per la prima volta i dati emicrania effettivo di neuroimaging è stato esplorato in maniera completamente immersiva di realtà virtuale 3D, che include la navigazione illimitata attraverso i dati (da studenti, medici e ricercatori), per quanto riguarda la disponibilità dei recettori μ-oppioidi (μOR BP _ND) nel cervello durante l'emicrania attacco mal di testa in vivo.

.. Figura 2 μ-oppioidi del cervello Profilo di un Emicrania Mal di testa in vivo la fase ictale (riga in basso) - Fase di mal di testa - mostra una diminuzione nella disponibilità del recettore μ-oppioidi (μOR BP _ND) nelle regioni del dolore-matrice (valore di soglia, DV = 4.50). Questo risultato rappresenta forse un aumento del rilascio μ-oppioidi endogeni durante l'attacco di emicrania, come risposta regolamentare alla forte mal di testa continuo. Parole chiave: talamo (Thal), nucleus accumbens (Nac), e anteriore della corteccia del cingolo (ACC).

Figura 3. Mesencefalo / Pons / Medulla μ-oppioidi Receptor Availability Durante un attacco di emicrania in vivo. La fase ictale (a destracolonna) - fase di cefalea - mostra una ridotta disponibilità recettore μ-oppioidi lungo la sostanza grigia periacqueduttale (PAG) (valore di soglia, DV = 4.50), rispetto alla fase interictale (colonna di sinistra) - fase non cefalea. Parole chiave: PAG: r - rostrale; m - mediale; c - caudale.

Discussion

In questo case report, i dati del neuroimaging emicrania è stata esplorata per la prima volta, in un coinvolgente la realtà virtuale 3D, che ha dimostrato una diminuzione della disponibilità di recettore μ-oppioidi (μOR BP _ND). Riduzioni μOR BP _ND implicano che c'è una conduzione superiore e / o una perdita di recettori μ-oppioidi nel sistema nervoso centrale. Riduzioni acute μOR BP _ND nelle regioni del dolore-matrice durante la scansione ictale rispetto alla scansione interictale, sono tenuti a verificarsi come conseguenza del rilascio di oppioidi endogeni che interagiscono con μORs come una risposta normativa al dolore in corso, rendendo meno μORs accessibile al radiotracciante.

La novità del nostro studio neuroimaging emicrania ictale risiede nel nuovo approccio neuronavigazione 3D per studiare i dati effettivi del cervello di un paziente in realtà virtuale. La tecnologia radiotracer PET è stata utilizzata per misurare le variazioni di μORsla disponibilità con ^[11 C] carfentanil. Quando esaminato durante l'evento mal di testa, il cervello dei soggetti emicranici sono di solito sottoposti a scansione a seguito di un trigger di attacco (ad es., Nitroglicerina, fotostimolazione) ^16,17, o sotto la richiesta tecnica di uno specifico evocata stimolo (ad es., Dolore, pennello, la luce , e l'odore) ^18-20. Tutti questi studi confermano la consapevolezza che il disturbo è associato con ipereccitabilità corticale e sottocorticale durante la fase di mal di testa. Tuttavia, una tale pletora di stimoli nei protocolli di neuroimaging introduce molteplici fattori che offuscano la nostra comprensione della suola impatto di un attacco di emicrania acuta sul sistema nervoso centrale. Dai pochi studi funzionali precedenti senza la presenza di stimolazione esogena, vi è un'indicazione di aumento del flusso cerebrale regionale in aree come la corteccia cingolata, ipotalamo, e tronco cerebrale ^21, che può persistere anche dopo la terapia acuta ^22. Finora, Le tecnologie di neuroimaging applicate non hanno consentito la caratterizzazione molecolare di processi neurotrasmettitore / recettore coinvolti nella attacco di emicrania, come il meccanismo di μ-oppioidi endogeni, una delle più importanti risorse analgesici nel cervello. Inoltre, il nostro metodo ha permesso questi processi da esplorare con neuronavigazione 3D in un ambiente virtuale.

Il sistema modulatorio discendente del dolore è una complessa rete che regola l'elaborazione dolore in larga misura attraverso recettori μ-oppioidi tutto il cervello, incluse spinale per aree sovra-spinale. Queste aree sono noti per essere coinvolti in anti-nocicezione, analgesia indotta da stress endogeno, e nell'azione dei farmaci oppioidi comunemente usati per il dolore cronico e il trattamento dell'emicrania. Infatti, la vasodilatazione durale neurogenica associato emicrania può essere inibita da morfina e successivamente annullata dalla antagonista oppioide naloxone, indicando che gli effetti della morfina sulla neurogenainfiammazione sono mediate specificamente attraverso l'attivazione dei recettori μ-oppioidi ^23. È interessante notare che la grandezza di oppioidi endogeni / μORs attivazioni regionali negli esseri umani è legato alla capacità dell'individuo di sopprimere elementi sensoriali e affettivi dell'esperienza del dolore ^24.

Nel nostro studio, le regioni cerebrali che hanno mostrato riduzioni di disponibilità del recettore μ-oppioidi durante la fase ictale sono responsabili di entrambi gli elementi dell'esperienza emicrania e la sua modulazione. Sono ACC, talamo, i gangli basali (ad es., NAcc), ippocampo, e la PAG. Oltre alla sensibilizzazione causa anormale traffico afferente trigemino, una ipotesi solido per fisiopatologia dell'emicrania è la disfunzione del sistema modulante. In questo caso, le proiezioni da / a strutture del tronco cerebrale, come il PAG, in cui vi è un'alta espressione di recettori oppioidi, sarebbe inefficiente produrre il loro effetto anti-nocicettivo su ASCEnding neuroni sensoriali. Inoltre, altre strutture corticali superiori partecipano a questo meccanismo difettoso dolore-modulante in emicrania. Un recente studio di riposo stato interictale riportato cambiamenti nella connettività di emicranici rispetto ai controlli sani nel PAG ventrolaterale e la maggior parte del (sub) strutture corticali del sistema di modulazione del dolore e correlato questi con la frequenza degli attacchi di cefalea ^13. Le regioni con variazioni di connettività trovati in questo studio sono le stesse di quelle con i cambiamenti nella μOR BP _ND trovato nel nostro studio. La stessa posizione PAG è stato originariamente segnalato come comprende neuroplasticità microstrutturale in emicranici ^14, e qui ha avuto una notevole diminuzione μOR BP _ND durante l'attacco.

Sono necessari ulteriori studi con coorti più grandi per confermare ed estendere i risultati presentati in questo rapporto di caso. Per esempio, è attualmente sconosciuto perché il sistema non risponde correttamenteper l'uso a lungo termine di oppioidi esogeni frequentemente prescritti in cliniche emicrania. Tuttavia, il nostro studio fornisce importanti informazioni meccanicistico, sull'impatto di un attacco di emicrania nel sistema μ-oppioidi, e utilizza un romanzo 3D immersiva e interattiva neuronavigazione (3D-IIN) approccio per la prima volta. In futuro, questo metodo 3D esplorativo potrebbe fornire una prospettiva molto più coinvolgente e interattivo per esaminare i cervelli dei pazienti nella ricerca e nella clinica.