I denne studien, forfatterne rapporterer for første gang en roman 3D-Immersive & Interactive nevro (3D-IIN) gjennom virkningen av en spontan migrene hodepine angrep i μ-opioid system av pasientens hjerne in vivo.
En økende mengde forskning, genereres primært fra MRI-baserte undersøkelser, viser at migrene ser ut til å forekomme, og eventuelt holde ut, på grunn av endring av spesifikke nerve prosesser i sentralnervesystemet. Men, er informasjon som mangler på den molekylære virkningen av disse endringene, spesielt på den endogene opioider systemet under migrene, og nevro gjennom disse endringene har aldri blitt gjort. Målet med studien var å undersøke, ved hjelp av en roman 3D oppslukende og interaktiv nevro (3D-IIN) tilnærming, den endogene μ-opioid transmisjon i hjernen under en migrene hodepine angrep in vivo. Dette er uten tvil en av de mest sentrale neuromechanisms forbundet med smerte regulering, påvirker flere elementer av smerteopplevelse og smertelindring. En 36 år gammel kvinne, som har vært plaget med migrene i 10 år, ble skannet i den typiske hodepine (ictal) og nonheadache (interiktal) migrene faser ved hjelp av Positron Emission tomografi (PET) med selektiv radiotracer [11 C] carfentanil, som tillater oss å måle μ-opioid reseptor tilgjengelighet i hjernen (non-forskyves bindende potensial – μOR BP ND). Den korte levetid radiotracer ble produsert av en syklotron og kjemisk syntese apparat på campus ligger i umiddelbar nærhet til bildebehandling anlegget. Både PET skanner, interiktal og ictal, var planlagt i løpet av separate midten slutten follikulære faser av pasientens menstruasjonssyklus. Under ictal PET økten hennes spontane hodepine angrep nådd alvorlig intensitetsnivåer; går videre til kvalme og brekninger ved slutten av skanningen sesjon. Det var reduksjoner i μOR BP ND i smerte-regulerende regioner av endogen μ-opioid system under ictal fase, herunder cingulate cortex, nucleus accumbens (NACC), thalamus (Thal), og periaqueductal grå materie (PAG); indikerer at μORs var allerede okkupert av endogene opioider utgitti respons til den pågående smerte. Så vidt vi vet, er dette første gang at endringer i μOR BP ND under en migrene hodepine angrep har blitt neuronavigated hjelp av en ny 3D-tilnærming. Denne metoden gjør det mulig for interaktiv forskning og pedagogisk utforskning av et migreneanfall i en faktisk pasientens Bildediagnostiske datasett.
Migrene er en kronisk trigeminal smerte lidelse som rammer nesten 16% av kvinnene og 6% av menn i USA og over hele verden 1-3. Gjentatte migrene hodepine angrep har en innvirkning på en stor del av pasientens eksistens, svekke livskvalitet og ytelse, koster milliarder av dollar i tapte skole / hverdager og helsetjenester utnyttelse fire. I løpet av de svekkende hodepine angrep, dets lider har en markant økt følsomhet for skadelige (hyperalgesi) og selv nonnoxious stimuli (allodyni) 5.
Den μ-opioid nevrotransmitter system er en av de viktigste endogene smerte regulerende mekanismer i hjernen vår. Det er involvert i reguleringen av eksperimentelle og kliniske smerteoppfattelse, så vel som i den analgetiske virkningen av opioider 6-9 som er forbundet med chronification av migreneanfall 10. Nylige fremskritt i Positron Emission Tomography (PET) molekylær avbildning tillater studiet av viktige molekylære mekanismer i hjernen av kronisk smerte hos pasienter in vivo 11.. I denne studien, til tross for de utfordrende logistikk for synkronisering av aleatory og ødeleggende natur episodiske anfall med kompleksiteten av PET / radiotracer Øktoppsettet, ble 3D nevro brukt for første gang for å undersøke μOR tilgjengeligheten på viktige smerte-matrise regioner av en pasients hjernen under en spontan migrene hodepine.
Sak Presentasjon
En 36 år gammel asiatisk kvinne ble inkludert i studien. Hun presenterte med en 10 års historie med migrene med visuell aura. Høyresidig migrene oppstod et gjennomsnitt på 12 dager per måned, med moderat til alvorlig smerte intensitet som ville vanligvis vare i 72 timer (hvis ubehandlet eller uten hell behandlet). Det var en økt frekvens av hodepine angrep rundt hennes menstruasjonssyklus, somhadde et regelmessig mønster gjennom hele studien. Assosierte symptomer inkludert: kvalme, brekninger, lysskyhet, og fonofobi. I løpet av de vanlige hodepineanfall hun ikke viser noen autonome symptomer. Som behandling, ble hun administrerende hennes symptomer med farmakologisk mislykket terapi bare, som var basert på ikke-steroide antiinflammatoriske legemidler, og det var ingen indikasjoner på medisinering overdrive eller opioid inntak. Den kliniske undersøkelsen i løpet av screening besøk var unremarkable og uten avvik, og en gjennomgang av systemene var innenfor normale grenser. Hun var enslig uten barn, og var ikke bruker prevensjon medisiner.
I dette tilfellet rapporten, ble selve migrene hodepine Bildediagnostiske data utforsket for første gang, i en fullstendig oppslukende virtuell 3D-virkelighet, som viste en nedgang i μ-opioid reseptor tilgjengelighet (μOR BP ND). Reduksjoner i μOR BP ND antyde at det er en høyere belegg og / eller tap av μ-opioid reseptorer i det sentrale nervesystemet. Akutte reduksjoner i μOR BP ND i smerte-matrise regioner i løpet av ictal scan i forhold til interiktal scan, forventes å oppstå som en følge av utgivelsen av endogene opioider i samspill med μORs som regulatorisk respons til den pågående smerte, noe som gjør mindre μORs tilgjengelig for radiomerkings.
Nyheten av vår ictal migrene Bildediagnostiske studie ligger i den nye 3D nevro tilnærming for å undersøke pasientens faktiske hjerne data i virtuell virkelighet. PET radiotracer teknologi ble brukt til å måle endringer i μORstilgjengelighet med [11 C] carfentanil. Når undersøkt i løpet av hodepine arrangementet, blir hjernen til migrenepasienter vanligvis skannet etter et pent angrep trigger (f.eks., Glyseroltrinitrat, photostimulation) 16,17, eller under den tekniske etterspørselen av en bestemt fremkalt stimulus (f.eks., Smerte, børste, lys , og lukt) 18-20. Alle disse studiene underbygge vissheten om at sykdommen er forbundet med kortikale og subkortikale hypereksitabilitet under hodepinefasen. Imidlertid, en slik mengde stimuli i de bildediagnostiske protokoller introduserer flere faktorer som skyen vår forståelse av den eneste virkningen av et akutt migreneangrep på det sentrale nervesystemet. Fra de få tidligere funksjonelle studier uten tilstedeværelse av eksogene stimulering, det er indikasjon på økt regional cerebral flyt i områder som cingulate cortex, hypothalamus, og hjernestammen 21, noe som kan vedvare selv etter akutt behandling 22. Hittil, De bildediagnostiske teknologier benyttet ikke er tillatt for det molekylære karakterisering av nevrotransmitter / reseptor-prosesser som er involvert i migreneanfall, for eksempel endogent μ-opioid mekanisme, en av de viktigste analgetiske ressurser i hjernen. Videre vår metode tillot disse prosessene for å bli utforsket ved hjelp av 3D nevro i et virtuelt miljø.
Den synkende smerte regulerende system er et komplekst nettverk som regulerer smertebehandling i stor grad via μ-opioidreseptorer i hele hjernen, herunder rygg til supraryggområder. Disse områdene er kjent for å være involvert i endogen anti-nociception, stress-indusert analgesi, og i handlingen av opioider ofte brukt for kroniske smerter og migrene behandling. Faktisk kan dural neurogen vasodilatasjon assosiert med migrene bli hemmet av morfin og deretter reverseres av opioid-antagonisten naloxon, som indikerer at effekten av morfin på nevrogenbetennelse er mediert spesielt via aktivering av μ-opioidreseptorer 23. Interessant er størrelsen av endogene opioider / μORs regionale aktive hos mennesker i forbindelse med den individuelle evne til å undertrykke sensoriske og affektive elementer av smerteopplevelse 24..
I vår studie, de områder av hjernen som viste reduksjoner i μ-opioid reseptor tilgjengelighet under ictal fasen er ansvarlig for begge elementer av migrene hodepine erfaring og dens modulering. De er ACC, thalamus, basalgangliene (f.eks., NACC), hippocampus, og PAG. I tillegg til sensibilisering på grunn av unormal trigeminal afferent trafikk, er en solid hypotese for patofysiologien til migrene dysfunksjon av regulerende system. I dette tilfelle fremspring fra / til hjernestrukturer, slik som PAG, hvor det er en høy ekspresjon av opioide reseptorer, ville ineffektivt produsere sine anti-nociseptive effekt på ascending sensoriske nerveceller. I tillegg, andre høyere kortikale strukturer delta i denne defekt smerte-regulerende mekanisme ved migrene. En fersk interiktal hvile-state studie rapporterte endringer i tilkobling av migrenepasienter versus friske kontroller i ventrolateral PAG og de fleste av de (sub) kortikale strukturer i regulerende smertesystemet og korrelert disse med hyppigheten av hodepine angrep 13. Regionene med tilkoblings endringer ble funnet i denne studie, er de samme som de med endringer i μOR BP ND finnes i vår egen undersøkelse. Den samme PAG plassering ble opprinnelig rapportert som omfatter mikro nevroplastisitet i migrene 14, og her hadde en betydelig nedgang i μOR BP ND under angrepet.
Videre studier med større kohorter er nødvendig for å bekrefte og utvide de funnene som presenteres i dette tilfellet rapporten. For eksempel er det foreløpig ukjent hvorfor systemet ikke riktig å svaretil langvarig bruk av eksogene opioider ofte foreskrevet i migrene klinikker. Likevel, gir vår studie viktig mekanistisk informasjon, om virkningen av en migrene hodepine i μ-opioid system, og bruker en roman 3D oppslukende og interaktiv nevro (3D-IIN) tilnærming for første gang. I fremtiden kan denne utforskende 3D-metoden gir en mye mer engasjerende og interaktiv perspektiv for å undersøke hjernen til pasienter i forskning og klinikk.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av følgende tilskudd (DaSilva AF): National Institute of Health – Nasjonalt institutt for nevrologiske lidelser og hjerneslag – K23 NS062946, Dana Foundation hjerne og Immuno-Imaging Award, og migrene Research Foundation Forskning Grant Award. Forfatterne erkjenner PET senteret nukleærmedisin teknologer (Jill M. Rothley, Edward J. McKenna, Andrew R. Weeden, Paul Kison, og Caitlin Hendricks) og personell funksjonell MRI Laboratory (Scott Peltier og Keith Newnham). Dr. Alexandre DaSilva, rektor etterforsker, hadde full tilgang til alle dataene i studien, og tar ansvar for integriteten til data og nøyaktigheten av dataanalyse. Forfatterne erklærer ingen interessekonflikter knyttet til denne studien.