Tekrarlanabilir mekanik stimülasyonun doğrulanması
Şekil 1'de gösterilen temsili cihaz konfigürasyonu ve titreşim çıktısı doğrulaması mevcut makale için oluşturulmuş olup, manuel akupunktur kaynaklı titreşim parametrelerine ilişkin kantitatif referans aralıkları ise önceki doğrulama çalışmalarından özetlenmiştir.
MAI, manuel akupunktur manipülasyonu sırasında üretilen mekanik çıktı ile cihaz güdümlü stimülasyon tarafından üretilen çıktının karşılaştırılmasıyla valide edilmiştir (Şekil 1). Bir akupunktur iğnesinin manuel manipülasyonu, iğne ucunda operatörler arasında önemli değişkenlik gösteren, ani ve düzensiz ivme pikleri üretmiştir13. Orijinal validasyon çalışmasında, ivme değerleri 0.1 m/s2 ile 2.9 m/s2 arasında değişmiş, ortalama değer yaklaşık 1.3 m/s2 olarak belirlenmiş ve manuel iğne manipülasyonu sırasında yaklaşık 70–90 Hz'lik baskın vibrasyon frekansları tespit edilmiştir (Şekil 1A,B)3,13.
Bu ölçümlere dayanarak MAI, 85 Hz ve 1,3 m/s2 değerlerinde tekrarlanabilir vibrasyonlu stimülasyon sağlayacak şekilde yapılandırılmıştır. Bu koşullar altında cihaz, stimülasyon sırasında stabil ve sürekli ivme dalga formları oluşturarak, manuel benzeri iğne vibrasyonunun ölçülebilir ve tekrarlanabilir mekanik girdilere dönüştürülebileceğini kanıtlamıştır (Şekil 1D,E).
Bu gözlem, davranışsal veya mekanistik bir yorumdan ziyade cihaz çıktısının doğrudan mekanik bir doğrulamasını temsil etmektedir. Bu bulgular, MAI platformunun, manuel akupunktur manipülasyonununkilere benzer vibrasyon özelliklerini korurken mekanik akupunktur stimülasyonunu standardize etme yeteneğini doğrulamaktadır.
Kokainle indüklenmiş lokomotor aktivite modelinde davranışsal doğrulama
Şekil 2'de gösterilen davranışsal veriler, şekil açıklamasında aksi belirtilmedikçe, sıçan kokainle tetiklenen lokomotor aktivite modeli kullanan önceki MAI çalışmalarından elde edilen temsili doğrulama verileri olarak sunulmuştur.
Protokolün biyolojik etkinliği, kokainle indüklenen lokomotor aktivite modeli kullanılarak değerlendirilmiştir (Şekil 2). Kokain uygulaması lokomotor aktiviteyi belirgin şekilde artırırken, HT7'deki MAI stimülasyonu kokainle indüklenen hiperlokomosyonu önemli ölçüde azaltmıştır4,5,7,8,13. Bu deneyler genellikle grup başına 6–8 sıçan ile gerçekleştirilmiş ve istatistiksel anlamlılık, orijinal çalışmalarda bildirildiği üzere ANOVA tabanlı karşılaştırmalar kullanılarak belirlenmiştir. İnhibitör etki, stimülasyon süresine bağlıdır ve 85 Hz ve 1.3 m/s2 değerlerinde 20 s stimülasyonun ardından en güçlü şekilde görülmüştür (Şekil 2A–C).
Stimülasyon parametre optimizasyon deneyleri, inhibisyon etkisinin stimülasyon şiddetine ve akupunktur noktası konumuna bağlı olduğunu daha da net bir şekilde göstermiştir. HT7 noktasına uygulanan mekanik stimülasyon, kokain kaynaklı lokomotor yanıtları anlamlı ölçüde azaltırken, aynı koşullar altında yakınlardaki kontrol noktası olan LI5'in stimülasyonu lokomotor aktiviteyi baskılamada başarısız olmuştur4,13. Dolayısıyla, doğrudan davranışsal gözlem, HT7 stimülasyonunun kokain kaynaklı lokomotor aktiviteyi azalttığını, buna karşın LI5 stimülasyonunun eşleştirilmiş stimülasyon koşulları altında aynı inhibisyon etkisini üretmediğini ortaya koymuştur (Şekil 2D,E). Bu bulgular, davranışsal etkinin kısıtlamanın veya el bileği stimülasyonunun spesifik olmayan bir sonucu olmaktan ziyade, akupunktur noktasına özgü olduğunu göstermektedir.
MAI stimülasyonunda yer alan periferik ve merkezi yolaklara ilişkin öncelikli doğrulama kanıtları
Bu bölümdeki sonuçlar, önceki mekanistik doğrulama çalışmalarından özetlenmiştir. Periferik ve merkezi doğrulama deneyleri, MAI protokolünün özgüllüğünü daha da desteklemiştir (Şekil 3). HT7 stimülasyonunun inhibitör etkisi, lokal anestezik enjeksiyonu ile anlamlı düzeyde azalmış ve ulnar sinir transeksiyonu ile ortadan kalkmıştır; bu durum, mekanik akupunktur stimülasyonunun davranışsal etkileri için sağlam periferik ulnar aferent sinyallemenin gerekli olduğunu göstermektedir3,13. Buna karşılık, radial veya median sinir transeksiyonu HT7 stimülasyonunun inhibitör etkisini ortadan kaldırmamıştır, bu da ulnar aferent yolun anatomik özgüllüğünü desteklemektedir. Bu deneyler, aksi belirtilmedikçe genellikle grup başına 6–8 sıçan olacak şekilde, orijinal çalışmalarda bildirilen grup boyutlarıyla gerçekleştirilmiştir.
Temsili kayıtlar, MAI stimülasyonunun Pacinian ve Meissner korpuskülleri dahil olmak üzere mekanoreseptörlerle ilişkili büyük miyelinli A-lif yollarını öncelikli olarak aktive ettiğini, C/Aδ-lif nosiseptif yolunda ise nispeten daha zayıf yanıtlar gözlemlendiğini göstermiştir5,13. Bu ifade, aferent yanıtların doğrudan elektrofizyolojik gözlemlerine atıfta bulunmaktadır. Bu yanıtların mekanoreseptör ilişkili sinyallemeyi yansıttığı yorumu, önceki doğrulama çalışmalarına dayanan yol düzeyinde bir çıkarım olarak sunulmuştur. Ek olarak, ulnar mekanik stimülasyon dorsal kolon–kuneat nukleus yolunu aktive etmiş ve bu yolun bozulması, kokainle indüklenen lokomotor yanıtlar üzerindeki inhibitör etkiyi engellemiştir3. Sonraki çalışmalar; lateral hipotalamus, medial prefrontal korteks-lateral habenula yolu, rostromedial tegmental nukleus ve mezolimbik dopaminerjik devrenin, MAI aracılı kokainle ilişkili davranışsal yanıtların baskılanmasında rol oynadığını daha ayrıntılı olarak göstermiştir (Şekil 4)3,4,7,8,13,15. Bu merkezi yol çalışmaları, HT7 stimülasyonunun davranışsal etkileri için bu devrelerin gerekli olup olmadığını test etmek amacıyla elektrolitik lezyon, ibotenik asit kaynaklı kimyasal lezyon ve halorodopsin aracılı optogenetik inhibisyon gibi yol bozma veya inhibisyon yaklaşımlarını içermiştir. Bu deneyler özelleşmiş devre düzeyinde manipülasyonlar içerdiğinden, adım adım deneysel prosedürler olarak sunulmak yerine burada önceki doğrulama kanıtları olarak özetlenmiştir.
Kolektif olarak, bu temsili sonuçlar, MAI tabanlı stimülasyonun, tanımlanmış periferik mekanoreseptör yolaklarını aktive edebilen ve ödülle ilişkili nöral devreleri ve davranışsal tepkileri modüle edebilen, tekrarlanabilir ve niceliklendirilebilir bir mekanik akupunktur protokolü sağladığını kanıtlamaktadır.

Şekil 1: Mekanik akupunktur cihazının (MAI) geliştirilmesi ve doğrulanması. (A) Operatörler arasında manuel akupunktur manipülasyonundaki değişkenliği gösteren şematik illüstrasyon. (B) Manuel akupunktur manipülasyonu sırasında oluşturulan temsili ivme izleri. (C) Dört farklı operatör tarafından HT7'ye uygulanan manuel akupunkturun kokain kaynaklı lokomotor aktivite üzerindeki etkisi; manuel stimülasyonun davranışsal etkilerindeki operatörler arası değişkenliği göstermektedir. (D) İğneyi, timsah klipsini, titreşim motorunu ve 3-mm ekim derinliğini standardize etmek için kullanılan kauçuk tıpaya işaret eden, monte edilmiş MAI'nin açıklayıcı görüntüsü. (E) MAI tarafından 85 Hz ve 1.3 m/s2 değerlerinde oluşturulan, stabil ve tekrarlanabilir mekanik stimülasyonu gösteren temsili ivme dalga formu. (F) Sıçan ön patisindeki HT7 ve LI5'in anatomik konumlarını gösteren temsili görüntüler. Kırmızı noktalar, iğne ekimi için kullanılan akupunktur noktası konumlarını belirtmektedir. HT7, flexor carpi ulnaris tendonu yakınındaki transvers el bileği kıvrımında belirlenmişken, LI5, akupunktur noktası lokalizasyonu için tekrarlanabilir anatomik işaretler sağlayarak, el bileğinin dorsal tarafının radial kısmında, extensor pollicis ve extensor pollicis brevis tendonları arasında belirlenmiştir. Bu şekil, Kim ve ark.13 izinleri ile uyarlanmıştır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Kokainle indüklenen lokomotor aktivite modelinde mekanik stimülasyon parametrelerinin optimizasyonu. (A–C) Stimülasyon süresinin, stimülasyon şiddetinin ve iğne yerleştirme derinliğinin kokainle indüklenen lokomotor aktivite üzerindeki etkileri. (A) HT7-MAI stimülasyonu 85 Hz ve 1.3 m/s2 değerlerinde 0, 10, 20 veya 40 s boyunca uygulandı. (B) HT7-MAI stimülasyonu farklı ivme şiddetlerinde 20 s boyunca uygulandı. (C) HT7-MAI stimülasyonu farklı iğne yerleştirme derinliklerinde uygulandı. (D) Salin, kokain, kokain artı HT7 stimülasyonu veya kokain artı LI5 stimülasyonu sonrası lokomotor aktivite testi sırasındaki temsili hareket izleri. (E) HT7'ye 85 Hz ve 1.3 m/s2 değerlerinde 20 s boyunca uygulanan mekanik akupunktur stimülasyonu, kokainle indüklenen lokomotor aktivite artışını anlamlı derecede azaltırken, LI5 stimülasyonu bu etkiyi göstermemiştir. Veriler ortalama ± SEM olarak sunulmuştur. *p < 0.05 kokain uygulanmış kontrol grubuna kıyasla. Bu şekil, Kim ve ark.13 çalışmasından izin alınarak uyarlanmıştır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: MAI aracılı akupunktur etkilerinin periferik afferent ve mekanoreseptör doğrulaması. (A) Mekanik akupunkturla tetiklenen periferikten merkeze sinyalleşmenin şematik diyagramı. HT7'deki vibrasyonel stimülasyon, kutanöz ve subkutanöz dokulardaki Meissner ve Pacinian korpuskülleri dahil olmak üzere mekanoreseptörleri aktive eder. Bu sinyaller, ulnar sinirin büyük miyelinli A-lifi afferentleri aracılığıyla C8–T1 spinal segmentlere iletilir ve ardından mezolimbik dopaminerjik sistemi etkiler. (B) Lokal anestezik enjeksiyonun HT7-MAI stimülasyonunun inhibitör etkisi üzerindeki etkisi. HT7 çevresine yapılan bupivakain enjeksiyonu, HT7 stimülasyonunun kokainle tetiklenen lokomotor aktivite üzerindeki baskılayıcı etkisini azaltmış olup, bu durum lokal periferik afferent sinyalleşmenin rolüne işaret etmektedir. (C–H) HT7'de MAI stimülasyonu sırasında Pacinian korpuskülü ilişkili liflerin ve Meissner korpuskülü ilişkili liflerin somatik afferent yanıtları. (I–N) HT7'de MAI stimülasyonu sırasında A-lifleri ve C-liflerinin yanıtları. MAI stimülasyonu A-lifi afferentlerini güçlü bir şekilde aktive etmiş ve daha zayıf C-lifi yanıtları üretmiştir. Veriler ortalama ± SEM olarak sunulmuştur. *p < 0.05 durumuna göre bazal değerlere veya kokainle tedavi edilmiş kontrole kıyasla. Bu şekil, Kim ve ark. 13 izin alınarak uyarlanmıştır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: MAI aracılı kokainle tetiklenen yanıtların modülasyonu ve mezolimbik dopaminerjik sistemin temelindeki önerilen periferik-merkezi nöral yolak. Deri üzerindeki MAI stimülasyonu periferik duyusal sinirleri aktive eder ve somatosensoriyel sinyalleri spinal çıkan yolaklar aracılığıyla iletir. Bu girdiler mPFC, LHb, RMTg, VTA ve NAc'yi içeren beyin devrelerine aktarılır. mPFC–LHb–RMTg yolağının aktivasyonu, VTA dopamin nöronlarının GABAerjik inhibisyonunu artırabilir, böylece NAc'deki dopamin salınımını azaltarak kokainle tetiklenen psikomotor aktivasyonu baskılayabilir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.