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Neuroscience

Proyección de Video en tiempo real en una resonancia magnética para la caracterización de correlatos neuronales asociados con la terapia de espejo para el dolor de miembro fantasma

Published: April 20, 2019 doi: 10.3791/58800
Automatic Translation
1,2, 1,3, 4, 1, 5, 1, 6, 7,8, 4, 1
1Laboratory of Neuromodulation & Center for Clinical Research Learning, Department of Physical Medicine and Rehabilitation, Harvard Medical School, Spaulding Rehabilitation Hospital, 2University of Chicago Medical Center, Department of Neurology, University of Chicago, 3Department of Neuroscience and Behavior, Psychology Institute, University of Sao Paulo, 4The Laboratory for Visual Neuroplasticity, Department of Ophthalmology, Massachusetts Eye and Ear Infirmary, Harvard Medical School, 5Center for Biomedical Imaging, Department of Anatomy and Neurobiology, Boston University School of Medicine, 6Spaulding Rehabilitation Hospital, Harvard Medical School, 7Department of Psychology & Milan Center for Neuroscience, University of Milano-Bicocca, 8Neuropsychological Laboratory, Istituto di Ricovero e Cura a Carattere Scientifico (IRCCS) Istituto Auxologico Italiano

Summary

Presentamos una novela combinado conductual y neuroimaging protocolo empleando proyección de video en tiempo real con el fin de caracterizar los correlatos neuronales asociados con la terapia del espejo dentro del entorno de escáner de resonancia magnética en pierna sujetos con dolor del miembro fantasma en amputados.

Abstract

Terapia del espejo (MT) se ha propuesto como una estrategia de rehabilitación efectiva para aliviar los síntomas de dolor en personas con dolor de miembro fantasma (PLP). Sin embargo, establecer los correlatos neuronales asociados con la terapia de MT han sido un desafío dado que es difícil administrar la terapia con eficacia dentro de un entorno de explorador de la proyección de imagen de resonancia magnética (MRI). Para caracterizar la organización funcional de regiones corticales asociado con esta estrategia de rehabilitación, hemos desarrollado un protocolo combinado de neuroimagen funcionales y de comportamiento que puede aplicarse en los pacientes con una amputación de la pierna. Este nuevo enfoque permite a los participantes se someten a MT en el entorno del explorador de MRI viendo las imágenes de vídeo en tiempo real captadas por una cámara. Las imágenes son vistas por el participante a través de un sistema de espejos y un monitor que el participante considera que mientras se está acostado en la cama del escáner. De esta manera, se pueden caracterizar cambios funcionales en las áreas corticales de interés (por ejemplo, corteza sensoriomotora) en respuesta a la aplicación directa de ton.

Introduction

PLP se refiere a la sensación del dolor percibida dentro de la zona correspondiente a la extremidad que falta postamputation1,2. Esta condición es una carga significativa de salud crónica y puede tener un impacto dramático en la calidad de vida de3,4 un individuo. Se ha sugerido que alteraciones en la función y estructura cerebral juegan un papel fundamental en el desarrollo y neuropathophysiology de PLP5,6. Sin embargo, desconocemos los correlatos neurales subyacentes de cómo desarrollan los síntomas de dolor y cómo puede aliviarse en respuesta al tratamiento. Esta falta de información es sobre todo debido a problemas técnicos y limitaciones asociadas con la realización de un determinado enfoque terapéutico dentro de las limitaciones de un entorno de neuroimagen tales como MRI5,7,8 .

Los resultados de algunos estudios atribuyen el desarrollo de PLP a reorganización neuroplastic desadaptativas que ocurren dentro de las cortezas sensoriomotoras, así como en otras áreas del cerebro. Por ejemplo, se ha demostrado que después de la amputación de una extremidad, hay un cambio en la representación cortical sensitivomotora correspondiente de las áreas vecinas. Como resultado, áreas vecinas al parecer comienzan invadiendo las zonas que corresponden a la extremidad amputada9,10. Para aliviar los síntomas de dolor asociados con PLP, tratamientos como la MT o imágenes motor pueden ser eficaz9,11,12. Se sugiere que el alivio de los síntomas se produce supuestamente por el establecimiento de entradas aferentes, proporcionados por la observación de imágenes reflejadas por el espejo de la extremidad nonaffected12,13, intermodales 14,15,16,17. A través de estas imágenes, los participantes son capaces de visualizar la reflexión de la extremidad opuesta en lugar del que ha sido amputado, creando así una ilusión que ambas extremidades. La ilusión y los efectos de inmersión fueron estudiados previamente por Diers et en sujetos sanos, en la que una comparación de la activación funcional a través de MRI funcional (fMRI) se evaluó después de someterse a una tarea con una caja común de espejo o realidad virtual 18. sin embargo, los correlatos neuronales asociados con la reversión de los cambios neuroplastic desadaptativas y el alivio de los síntomas siguen siendo mal entendidos. Además, el mecanismo subyacente de PLP sigue siendo un tema de investigación como la clara alteración fisiopatológicas subyacente detrás del desarrollo de PLP es dilucidada aún incompleto mientras que hallazgos controvertidos han revelado5, 19. Como se indicó anteriormente, varios autores atribuyen el desarrollo del dolor del deafferentation y reorganización cortical del cerebro afectadas (área de la extremidad amputada)6,7,8; sin embargo, frente a resultados fueron descritos por Makin y colaboradores en el que la presencia de dolor se asocia con la preservación de la estructura cerebral y dolor se atribuye a una reducción interregional conectividad funcional19. En vista de estas polémicas y frente a los resultados, creemos que el nuevo enfoque presentado aquí traerá información adicional pertinente al estudio de PLP y permitirá a los científicos evaluar los efectos de la MT en directo con el grado de cerebro activación mientras que compara con los niveles de dolor en nuestro protocolo completo19.

Literatura sobre este tema ha demostrado que la MT es una de las terapias de comportamiento más apropiadas para el tratamiento de PLP debido a su fácil implementación y bajo costo12. De hecho, estudios previos de esta técnica han demostrado evidencia de una inversión de inadaptación cambios dentro de la corteza sensoriomotora primaria en personas con amputaciones con PLP8,20,21. A pesar de que MT es tal vez uno lo más barato y más eficaz para tratar la PLP12,22,23,24, se necesitan más estudios para confirmar estos efectos ya que algunos pacientes no responder a este tipo de tratamiento8 y hay una falta de ensayos clínicos aleatorios más grandes que proporcionan resultados basado en la evidencia de alta25.

Una de las hipótesis que MT puede reducir PLP se relaciona con el hecho de que la imagen especular de la parte del cuerpo amputado no ayuda a reorganizar e integrar el desajuste entre propiocepción y retroalimentación visual26. Los mecanismos subyacentes de MT pueden estar asociados con la reversión de la cartografía desadaptativas de somatosensoriales8,27,28.

Para MT, sujetos están obligados a realizar varias tareas motoras y sensoriales, usando su miembro intacto (p. ej., flexión y extensión) mientras observa este efecto en un espejo situado en la línea media del cuerpo del participante, creando una vívida y precisa representación del movimiento en la zona de la extremidad amputada29.

Para desarrollar el conocimiento científico de los aspectos de la fisiopatología involucrada en PLP, es crucial caracterizar mejor los cambios neuroplastic subyacentes que resultan de amputaciones de miembros, así como la mejora de los síntomas de dolor proporcionado por MT En este sentido, técnicas de neuroimagen, tales como fMRI, han surgido como poderosas herramientas para ayudar a dilucidar los mecanismos patofisiológicos asociados con reorganización cortical y proporcionan pistas hacia la optimización de la rehabilitación de individuos con PLP en el contexto clínico30,31. Además, la alta resolución espacial que brinda fMRI (en comparación con el electroencefalograma (EEG), por ejemplo) permite la asignación más precisa de las respuestas cerebrales, tales como representaciones de dedo y dígitos, en la corteza sensoriomotora junto con otras regiones del el cerebro de32.

Hasta la fecha, la neurofisiología asociada con TA sigue siendo elusiva debido en gran parte a los desafíos de llevar a cabo el procedimiento en el entorno del explorador (es decir, es difícil para un individuo realizar la terapia mientras se está acostado en el escáner). Aquí, describimos un método que permite a un individuo a observar su propio movimiento de las piernas en tiempo real mientras mentira supina dentro de los estrechos confines del escáner del alesaje. Una recreación exacta de la sensación viva y envolvente provocada por la terapia puede crearse utilizando una cámara de vídeo que captura imágenes en tiempo real el movimiento de la pierna, y un sistema de espejos y un monitor que puede ser visto directamente por el participante del estudio.

Estudios anteriores han intentado incorporar técnicas como la grabación de vídeo, realidad virtual y animaciones pregrabadas como medio para presentar el estímulo visual y sortear estos desafíos técnicos9,16,33 ,34. Sin embargo, estas técnicas han sido limitadas en su eficacia35,36,37,38,39. En el caso particular de la utilización de un video pregrabado, hay una a menudo mala sincronización entre los movimientos de los participantes y los proporcionados por el video, así como la falta de precisión de sincronización, que conduce a una pobre impresión realista que la persona pierna se está moviendo. Para mejorar esta sensación de inmersión sensoriomotora, otras técnicas, como la realidad virtual y animaciones digitalizadas, se han intentado. Sin embargo, han podido generar sensaciones visuales convincentes debido a una resolución de imagen baja, un limitado campo de visión, movimientos humano como irreales o no naturales y presencia de lag de movimiento (es decir, desfase de movimiento). Además, la falta de un modelado preciso combinado con el pobre control sobre otras características, tales como los efectos de la fricción, el impulso y la gravedad, obstaculiza la percepción de una sensación inmersiva y vivo de40. Por lo tanto, para amputados, merece la pena explorar estrategias para asegurarse de que temas se dedican a la tarea cognitiva (observación) y amputada inmersiva en la ilusión de movimiento del miembro. Por último, los recursos necesarios para desarrollar e implementar estas estrategias complejas pueden ser desperdiciadores de tiempo o costo prohibitivos.

Describimos un nuevo enfoque que creemos crea un sentido realista y vívido de inmersión por el que el participante puede ver un video en tiempo real y vivo de una imagen proyectada de su miembro mientras realizan una sesión de la MT31. Este enfoque se realiza mientras la persona está mintiendo en el agujero del escáner y sin costes substanciales o desarrollo técnico.

Este protocolo es parte de una beca de proyecto de investigación de institutos nacionales de salud (NIH) (to1)-patrocinado por ensayo clínico que evalúa los efectos de la combinación de una técnica neuromoduladoras, es decir estimulación de corriente directa de transcranial (tDCS), con un terapia conductual (terapia de espejo) con el fin de aliviar el dolor del miembro fantasma31. Evaluar cambios en la escala analógica visual (VAS) para el dolor al inicio, anterior y después de cada sesión de intervención. fMRI se utiliza como una herramienta neurofisiológica para evaluar los cambios estructurales en la función cerebral y su correlación con la relevación de PLP. Por lo tanto, se obtiene un fMRI inicial para tener un mapa base de la organización estructural del cerebro de los participantes, que bien que existe reorganización cortical desadaptativas5,6,8 , 11 , 13 , 14 , 18 , 28 o que no es19; de la misma manera, el científico puede observar qué áreas se activan al inicio de la tarea de MT para entender la respuesta de activación de las áreas a la MT; por último, es posible obtener una segunda postintervention de fMRI para ver si se han generado cambios (modulación) en la reorganización cortical después de la terapia combinada con pinza y MT y analizar si esos cambios son correlacionados o asociados al título de cambio de dolor. Por lo tanto, este protocolo permite a los científicos evaluar cambios de reorganización estructural en los pacientes con PLPs MT y también les ayuda a comprender si estos cambios en fMRI están asociados con cambios en el PLP, por lo tanto proporcionar detalles adicionales sobre Cómo MT afecta la actividad cerebral estructural y funcional para modificar el dolor fantasma.

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Protocol

1. preparación de la asignatura

  1. Antes de la participación, que el participante complete un formulario de consentimiento y una seguridad de MRI proyección evaluación, este último realizado por el técnico de neuroimagen en las instalaciones de exploración, para garantizar que el participante no tiene contraindicaciones conocidas a se analizan (por ejemplo, metal en su cuerpo, una historia de claustrofobia, o embarazo).
  2. Proporcionar al participante con las instrucciones detalladas en relación con el procedimiento experimental.
  3. Tienen el tema escuchar un audio grabado instrucción para que sean capaces de comprender y seguir las instrucciones durante el procedimiento.
  4. Llevar a cabo una práctica en un falso escáner para facilitar la familiarización de las instrucciones de la tarea en el entorno del escáner.
    Nota: El escáner falso es similar en todos los sentidos a la resonancia real adquisición de datos, pero sin el imán activo.
  5. Dar instrucciones claras a los participantes para evitar cualquier movimiento de la extremidad residual y fantasma para evitar cualquier contracciones de los músculos del muñón que pueden interferir con la señal del cerebro.

2. preparación del experimento

Nota: El protocolo experimental es similar a lo que se ha descrito previamente los fines de investigar los correlatos neuronales asociados con las imágenes mentales de mover los miembros superiores. Aquí, hemos adaptado el enfoque a la circulación de miembros inferiores. En concreto, las tareas conductuales consisten en lo siguiente.

  1. Antes de entrar a la sala del escáner, pregunte al participante para retirar sus prótesis y objetos metálicos.
  2. Que el técnico de MRI Asegúrese de que el participante no tiene ningún metal en su cuerpo que podría ponerlos en riesgo.
  3. Transporte el participante a la sala de MRI en una silla de ruedas de MRI-compatible; después de eso, pedir al participante que se traslado a la cama del escáner MRI.
  4. Para la MT, cómodamente colocar un sola pieza, MRI-compatible, horizontal espejo (10.000 x 255 x 3 mm) apoyado por un soporte triangular entre las piernas de la participante mientras están acostado decúbito supinas en el cristal del escáner. Utilizar sacos de arena para permitir estabilidad y un mejor posicionamiento del espejo. Fije el soporte del espejo a un brazo ajustable que puede ser colocado según altura del sujeto y colocación sin contacto con cualquier parte del cuerpo ( figura 1).

Figure 1
Figura 1 : Cámara de vídeo y espejo set arriba El espejo se coloca entre las piernas en un ángulo de aproximadamente 45°, dependiendo de la altura de los participantes y nivel de amputación. El objetivo es cubrir el muñón y hacer invisibles a los sistemas de videos. Sacos de arena se utilizan para mantener el espejo en la posición correcta. El posicionamiento de la cámara también es adaptable y puede cambiarse fácilmente usando el trípode o el corvejón adaptable (cambia el ángulo de la cámara). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

  1. Para la retroalimentación visual, montar una cámara digital compatible con RMN en un soporte del trípode ajustable cerca de la pierna intacta del participante ( figura 1).
    Nota: La cámara se muestra en la Tabla de materiales y costes aproximadamente 217 USD. La cámara adquiere imágenes en resolución de 1.080 píxeles de la imagen. Desde la cámara en sí no fue colocada dentro del MRI de diámetro, no es una necesidad para los sistemas de MRI-compatible más costosos. La cámara está conectada a un portasueros MRI-segura a través de una manguera modular de cuello de cisne para permitir cambios de posicionamiento.
  2. Conecte la cámara a un trípode, permitiendo el ajuste adecuado del ángulo de visión y campo visual.
  3. Coloque un segundo espejo en la bobina principal del MRI, permitiendo al participante ver la imagen presentada en el monitor directamente mientras que miente completamente en el explorador del alesaje ( figura 2).

Figure 2
Figura 2 : Esquema de cámara de vídeo y proyección de imagen en el entorno escáner. La proyección de video en tiempo real del sistema de terapia de espejo consiste en tres subsistemas. 1) subsistema la cámara y el monitor. El video es transmitido al monitor, por lo que el sujeto puede ver los movimientos de pierna pierna y espejo en tiempo real. 2) la cabeza de la bobina con el espejo adjuntado. El espejo en la bobina del cabezal permite al participante a ver al monitor sin necesidad de mover su cabeza. El espejo está en un ángulo de 45° en el nivel de los ojos. 3) el espejo y sacos de arena. El espejo de MRI-compatible con cuidado se coloca entre las piernas y el muñón en una forma que cubre la extremidad residual y permite la mejor imagen para mostrar. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

  1. Configurar la transmisión de imagen de vídeo en tiempo real para ser enviados a través de un proyecto en un monitor situado en la parte posterior del escáner agujerea (cerca de la cabeza del participante) y el sistema controlado por ordenador.
    Nota: No hay ningún retraso perceptible entre la proyección y el movimiento real capturado. El movimiento real y la información visual están separados por menos de un segundo que no interfiere en la sensación en tiempo real, según lo declarado por los participantes.

3. exploración y recolección de datos

  1. Adquirir datos de la fMRI con un escáner de T 3 usando una bobina principal 8-canal matriz por etapas.
  2. Obtener secuencias de imágenes que incluyen una alta resolución imagen estructural de T1-weighted (TE: 3,1 ms, TR: 6,8 ms, ángulo de la tapa: 9°, tamaño del voxel isotrópico 1 mm) (exploración anatómica) y sangre oxígeno-nivel-dependiente (en negrilla) fMRI señal utiliza un protocolo basado en en gradiente multicorte (campo rápido) proyección de imagen eco-planar (EPI) y parámetros (TE: 28 ms, TR: 2 s, tapa ángulo: 90°, tamaño del voxel isotrópico 3 mm, orientado axialmente y que cubre todo el cerebro).
    Nota: El procedimiento completo dura aproximadamente 30 min. Esto incluye una inicial min 4 estructural (anatómica) exploración y cuatro adquisiciones (funcional) tarea 6 minutos de duración. Para cada tarea (adquisición funcional), se espera que el paciente toque el pie a una velocidad de 1 macho cada segundo.
  3. Durante las exploraciones, tienen el participante use aislamiento de sonido MRI compatible con auriculares (por ejemplo, Westone) a lo largo de la sesión de escaneado escuchar comandos auditiva del investigador.
  4. Mientras que el paciente es acostado en el escáner, juega la pista auditiva para que el participante escucha una serie de señales auditivas para realizar la tarea de comportamiento determinada.
  5. Utilice los siguientes comandos: 1) "pierna" para el movimiento de la amputada pierna (véase la nota después del paso 3.11); 2) 'espejo' para el movimiento de la pierna intacta mientras se visualiza una grabación de vídeo en tiempo real (por lo tanto observando el movimiento de una pierna en la posición de la pierna amputada con el espejo); 3) "descanso" en el que el participante detiene cualquier movimiento de las piernas y yace inmóvil con los ojos cerrados. Además, se dice que el investigador "start" y "terminar" para indicar el principio y el final de la experimental, respectivamente ( figura 3).

Figure 3
Figura 3 : Diseño de tareas. El diseño de la tarea consiste en tres pasos. Durante el primer paso de la "pierna", el sujeto es instruido a mover la pierna (flexión de los pies) a un ritmo de un movimiento cada 2 s (10 movimientos en 20 s), con los ojos cerrados. Para el segundo paso de "espejo", el participante tiene que seguir moviendo la pierna (10 movimientos en 20 s) mirando el monitor de vídeo Mostrar la imagen del espejo en tiempo real en línea de las piernas. El último paso indica el tema a descansar.

  1. Tener el participante realice un movimiento con la pierna nonamputated con los ojos cerrados (es decir, repetida flexión plantar y flexión dorsal de los pies a un ritmo de aproximadamente un golpecito por 2-3 s).
  2. Que el participante realice el mismo movimiento de las piernas, pero ahora el participante observa una imagen espejo de su pierna en movimiento en el lugar de la pierna amputada con captura de video en tiempo real del movimiento de la pierna intacta.
  3. Que el participante realice una condición de descanso, en el que él o ella pone aún con ningún movimiento de las piernas.
    Nota: Cada condición dura 20 s (es decir, un bloque experimental = 60 s) para un tiempo de funcionamiento largo de 6 minutos (seis repeticiones de la carrera experimental por bloque).
  4. Recopilar datos en una sola sesión para cada participante.
  5. Instruir al investigador a tomar nota de cualquier movimiento no deseado y entre las carreras, para instruir a los participantes para mantener el ritmo correcto y movimientos.
  6. Asegúrese de que, después de que los procedimientos se llevan a cabo, el investigador transfiere los datos a un pendrive cifrado y almacena en un lugar seguro de la instalación.
    Nota: En el presente Protocolo, se utiliza la palabra "pierna" en lugar de la palabra "pie". A pesar de que los participantes sólo están haciendo pie movimientos (debido a las limitaciones de la máquina de MRI), la mayoría de ellos tiene una parte más grande del miembro inferior amputado y se refiere como amputados de pierna, no de pie.

4. Análisis

  1. Analizar los datos de neuroimagen funcional utilizando técnicas estándar de30,41, utilizando el diseño de análisis longitudinal (línea de base y posttreatment) y procesamiento de flujo en el paquete de software FMRIB Software Library (FSL)42 ,43.
    1. Para cada exploración funcional, realizar corrección de movimiento 3D mediante la primera alineación de volumen, high-pass filtrado para eliminar tendencias lineales temporales y realizar una corrección para la adquisición de tiempo de corte y alisado espacial (kernel gaussiano, 5,0 mm de ancho completo en la mitad máximo [FWHM]).
      1. Marque volúmenes con un movimiento por encima de 0,9 mm en cualquier dirección con la corriente de procesamiento de detección de valores atípicos de movimiento de FSL y matemáticamente "friegue" desde el último análisis44.
        Nota: Si más del 25% de los volúmenes se señalan para el retiro, la adquisición entera debería excluirse del conjunto total de datos.
    2. Coregister todas las preprocesados imágenes funcionales a la alta resolución anatómicas y, luego, llevarlos al estándar espacio de Talairach.
    3. Ajuste un modelo lineal general (GLM) para un curso de tiempo de voxel donde cada condición experimental es modelada por un regressor furgón que debe alisarse con función gamma doble respuesta hemodinámica.
    4. Utilizar la alta resolución anatómica T1-ponderada volumen anatómico para construir una malla de superficie cortical inflada para ver la activación sulcal y luego, del proyecto tema individual los mapas para cada contraste de interés en el tema de reconstruir malla.
      Nota: Las proyecciones deben mostrar los valores significativos del MLG. Ajuste el umbral de valor de significación estadística en el criterio estándar de p < 0.001 corregido para comparaciones múltiples, usando un ajuste de umbral del tamaño del clúster.
  2. Llevar a cabo una región de análisis de interés (ROI).
    1. Definir el ROI primaria general Desikan atlas45 de la corteza sensoriomotora primaria de FreeSurfer y, luego, afinarla para cada asignatura utilizando la activación funcional de temas específicos durante la pierna vs condición de resto en la exploración basal.
    2. Reflejan el refinado ROI primario en el área homólogo del hemisferio opuesto (es decir, ipsolateral primaria sensoriomotora representación de la extremidad inferior intacta).
    3. Utilice el estándar FreeSurfer anatómica Desikan atlas45 para definir la corteza visual occipital (bilateral) toda para el ROI secundario.

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Representative Results

Generando la sensación asociada con TA con proyección de video en tiempo real es posible. Los participantes han reportado subjetivamente que la imagen percibida es realista y la sensación inmersiva.

Además, los patrones de activación cortical asociada a MT (es decir, el movimiento de la pierna y viendo la imagen proyectada de espejo) en el entorno escáner son robustos. En un estudio piloto, se registraron las respuestas corticales a MT en fMRI de un participante con amputación de miembros inferiores de los siguientes de la pierna izquierda (hombre, 56 años, amputación traumática de pierna debajo de la rodilla) el protocolo de trabajo descrito anteriormente. Comparar el movimiento de las piernas frente a la condición de descanso dio lugar a una activación fuerte dentro de la representación sensoriomotora de la pierna de la contralateral (es decir, a la izquierda) hemisferio. Activación cortical ipsilateral se observó en el área sensoriomotora de la pierna (Figura 4A). La condición de espejo versus condición de resto también confirmó robusta activación ipsilateral como contralateral de la representación sensoriomotora de la cortical de la pierna. Además, fue vista robusta activación cortical con occipital posterior (es decir, visual) áreas corticales asociadas con visualización de la imagen proyectada de la pierna móvil.

Los patrones de activación descritas representan activaciones en la condición de línea base, es decir, al inicio del período de terapia. Las respuestas iniciales sirven para definir la activación de la línea de base para los fines de definir regiones de interés (ROIs) y una posterior comparación una vez finalizada el protocolo MT en cada individuo.

Figure 4
Figura 4 : Ejemplo representativo de las activaciones corticales en respuesta a la terapia en el explorador de MRI del espejo. (A) Comparar el movimiento de las piernas frente a la condición de descanso dio lugar a una activación fuerte dentro de la representación sensoriomotora de la pierna de la contralateral (es decir, a la izquierda) y la corteza ipsolateral. Condición (B) la condición de espejo versus resto también confirmó una robusta activación contralateral e ipsolateral de la representación sensoriomotora pierna cortical, así como el occipital (es decir, visual) activación cortical asociada con visualización de la imagen proyectada de la pierna móvil. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Discussion

Este protocolo describe un procedimiento factible que permite a los investigadores caracterizar con precisión los correlatos neuronales asociados con TA en individuos con PLP, novela.

Como previamente mencionado, más allá de los estudios han intentado investigar los correlatos neuronales asociados con el tratamiento de la MT mediante la incorporación de diversas técnicas tales como grabación de vídeo, realidad virtual y animaciones pregrabadas9,33 ,34. Sin embargo, estos enfoques han sido limitados en términos de eficacia37,38,39. En el protocolo descrito aquí, se incorporan elementos simples, comercialmente disponibles y de bajo costo para crear una sensación realista e inmersiva asociada a MT en el ambiente de MRI. Todo el equipo utilizado es compatible con MRI (es decir, materiales nonferromagnetic) y puede ser fácilmente ajustado y modificado para cada individuo. Los elementos clave consisten en tres subpartes principales: (1) cámara de vídeo y monitor; (2) el espejo reflexivo a la bobina de la cabeza; (3) el gran espejo reflectante y soportes. El video es transmitido al monitor para que el tema puede ver los movimientos de pierna pierna y espejo en tiempo real. La orientación del espejo en la cabeza bobina permite al participante ver al monitor mientras se está acostado decúbito supino y sin excesivo movimiento de la cabeza. El espejo se ajusta a la longitud de pierna amputada del sujeto con un soporte ajustable para evitar el contacto con la pierna del participante. Desde un punto de vista de análisis y adquisición de datos, datos de neuroimagen funcional se analizan usando las técnicas estándar (es decir, la región de análisis de interés) con especial énfasis en un diseño longitudinal pre-post30,41.

Además de la sensación inmersiva reales al participante, otra ventaja de este protocolo es que el sistema puede ajustarse a los efectos de visualizar diferentes extremidades (superiores e inferiores) y puede usarse para probar cualquier combinación de movimiento del miembro.

La sensación envolvente proporcionada por la transmisión de vídeo es un factor importante a la hora de generar el potencial efecto terapéutico de ton. El uso del video en tiempo real de la cámara de video presentado aquí puede ser superior a anteriores enfoques como imágenes computarizadas, realidad virtual o imágenes pregrabadas. Sin embargo, no nos comparar esta técnica con la ilusión visual que. Por otra parte, un estudio previo en participantes sanos evaluó la activación funcional del cerebro después de realizar una tarea con una caja de espejo convencional y una imagen proyectada de realidad virtual de la extremidad superior. En los resultados de este estudio, Diers y colaboradores no encontraron diferencias entre viveza o autenticidad percibida de la ilusión entre la ilusión de realidad visual y el espejo caja terapia18.

Por otra parte, este protocolo también tiene sus limitaciones y desafíos asociados a él: debido a la naturaleza del movimiento de la pierna, artefactos de movimiento (es decir, asociados con excesivo movimiento de la cabeza) puede comprometer la calidad de los datos. Aunque el paciente puede ver una imagen proyectada en su extremidad, el protocolo carece de un cuestionario para evaluar correctamente la viveza y la inmersión que el participante se siente mientras que experimentaba las tareas. Además, no comparamos la tarea realizada en esta técnica con otras estrategias, tales como estímulos visuales sólo de una grabación del movimiento de las piernas sin que el paciente realmente realizar el movimiento o una proyección de imágenes de realidad virtual de un miembro inferior conmovedor. Esto fue hecha en particular porque no es el objetivo del presente Protocolo y porque hay estudios previos que ya han estudiado y comparado estas intervenciones y reveló ninguna diferencia en el patrón de activación, así como la no diferencia en intensidad de la la tarea entre las intervenciones, como se mencionó anteriormente18. Además, para superar los desafíos relacionados con el movimiento, se empleó el movimiento de vanguardia actuales de detección y corrección de estrategias26. Para mejorar aún más la calidad de los datos, nuevas estrategias (por ejemplo, las restricciones físicas colocan alrededor de las caderas del sujeto para ayudar a aislar el movimiento de la pierna) se persiguen. Por último, con respecto a la modificación y resolución de problemas, inicialmente teníamos un soporte de cámara fijo que no permiten obtener y capturar adecuadamente la reflexión de miembro inferior del paciente en el espejo; sin embargo, utilizando un soporte ajustable, fueron capaces de obtener la transmisión de imagen más precisos y exactos. Además, durante los primeros pasos del desarrollo del Protocolo, el soporte del espejo era frágil y cayó fácilmente con cualquier movimiento leve. Esto fue superado cuando sacos de arena fueron agregados para dar estabilidad a los montajes del espejo.

Por último, dada la facilidad de la aplicación de la disposición experimental, este enfoque puede permitir la evaluación de los efectos de la MT en amputados de la extremidad, pero también en otras condiciones que este enfoque de tratamiento, tales como derrame cerebral y la médula espinal lesión.

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Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

Este estudio fue apoyado por una subvención del NIH to1 (1R01HD082302).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Scanner Phillips NA 3 Tesla Philips Acheiva MRI scanner
Camera Logitech NA HD Pro Webcam C910
Monitor Cambridge Research Systems NA  3D BOLD screen for MRI
Mirror TAP Plastics 99999 Mirrored Acrylic Sheets (Cut­to­Size) ­ Clear 1/8 (.118)" Thick, 10" Wide, 40" Long
Mirror stand NA Mirror stand was built by the co-investigators from a rectangular piece of wood
Headphones Westone Sensimetrics PN 79245 Replacement comply foam tips for universal-fit earphones. Canal size: Standard 6 pieces/ 3 pair 
MR compatible in ear headphones
MRI Scanner Phillips 3.0 T Philips Achieva System 

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Neurociencia número 146 dolor del miembro fantasma fMRI proyección de imagen de cerebro terapia de espejo amputación neuroplasticidad corteza sensoriomotora
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Saleh Velez, F. G., Pinto, C. B.,… More

Saleh Velez, F. G., Pinto, C. B., Bailin, E. S., Münger, M., Ellison, A., Costa, B. T., Crandell, D., Bolognini, N., Merabet, L. B., Fregni, F. Real-time Video Projection in an MRI for Characterization of Neural Correlates Associated with Mirror Therapy for Phantom Limb Pain. J. Vis. Exp. (146), e58800, doi:10.3791/58800 (2019).

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