磁刺激可视化应用:fNIRS探索rTMS镇痛机制

  • 发布日期:2022-09-01
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  • 来源:依瑞德集团

重复经颅磁刺激(rTMS)能镇痛,但rTMS能否调节感觉纤维上的感觉和疼痛阈值尚不清楚。


因此,福建医科大学第一附属医院王志勇医生研究团队应用依瑞德集团生产的经颅磁刺激仪比较了三种rTMS模式对不同感觉纤维Aβ、Aδ和C纤维在疼痛阈值方面的影响。


此外,还利用依瑞德集团旗下资联虹康公司生产的近红外脑功能成像系统研究了其潜在的大脑激活机制。

文章于2022年发表在《Frontiers in Molecular Neuroscience》杂志上(IF=5.639)。


研究详情如下:


一、实验流程

根据纳排标准,纳入40名右利手健康受试者,随机分为4个组。每个受试者接受其中一种经颅磁刺激:长时间连续性脉冲刺激pcTBS、间歇性脉冲刺激iTBS、10Hz的rTMS或伪刺激。


分别在基线、刺激后立即和刺激后1小时测量电流感知阈值CPT、疼痛耐受性阈值(PTT)和fNIRS。具体实验流程如图一:


图一:MEP为运动诱发电位,CPT为电流感知阈值,PTT为疼痛耐受性阈值,fNIRS为近红外脑功能成像技术。刺激靶点均为左侧M1区。

长时间连续性脉冲刺激(pcTBS)包括3个50Hz的脉冲,重复400次,间隔200ms(共1200次脉冲,耗时1min40s)。

间歇性脉冲刺激(iTBS)包括3个50Hz的脉冲,重复10次,间隔200ms(共600次脉冲,耗时3min20s)。

10Hz的rTMS由15个10Hz频率刺激10s组成,间隔50s(共1500个脉冲,耗时15min)。



二、评估
①感觉和疼痛阈值评估
使用神经计R装置(UAS)评估无痛电流感知阈值(CPT)和疼痛耐受性阈值(PTT)。Aβ、Aδ和C纤维群分别受到2000Hz、250Hz和5Hz的正弦波形电流的选择性刺激。

神经计R产生一个恒定的电流刺激,它唤起的反应,量化了感觉神经纤维的三个主要亚群的功能完整性。


②fNIRS、神经成像和探针定位

采用依瑞德集团旗下资联虹康BS3000近红外脑功能成像系统,根据EEG-10-20系统,光纤帽子在前额叶区域产生37个数据通道,采样率为20Hz。具体检测步骤如图二:


图二:(A)fNIRS光纤帽的佩戴方法。(B)脑通道定位模式。(C)fNIRS测试程序。PTT为疼痛耐受性阈值。



三、结果
①用2KHz电流测量pcTBS组CPT,刺激后1小时CPT显著增高,如图三:

图三:***P < 0.001


②基线和刺激后1小时之间,2KHz的电流刺激时,pcTBS组和伪刺激组及10Hz组CPT有显著性差异;250Hz电流测量pcTBS组和10Hz组CPT有显著性差异,iTBS组和伪刺激组MEP潜伏期有显著性差异,如图四:


图四:(A)在基线和刺激后1小时之间,2KHz的电流感知阈值的变化。

(B)在基线和刺激后1小时之间,250Hz的电流感知阈值的变化。

(C)在基线至刺激后1小时之间,MEP潜伏期的变化。*P<0.05;**P<0.001。



③在刺激后立即执行PTT 2KHz任务时,四个组左右两侧前额叶背外侧区(DLPFC)激活水平有显著性差异;

刺激后立即执行PTT 5Hz任务时,iTBS组VS伪刺激组左侧DLPFC激活水平有显著性差异;
刺激后1h执行PTT 2KHz任务时,四组右DLPFC和右额极皮层(FPC)激活水平有显著性差异;
2KHz任务pcTBS组和伪刺激组刺激后1小时与基线之间PPT变化有显著性差异,如图五:

图五:(A)比较刺激后立即执行PTT2KHz任务时大脑激活的差异。

(B)比较刺激后立即执行PTT 5Hz任务时脑激活的差异。

(C)刺激后1h执行PTT2KHz任务时脑激活的差异。

(D)比较在进行PTT2KHz时,刺激后1小时与脑激活基线变化的差异。


④不良反应:有两例受试者出现轻微头痛,一例是接受pcTBS后,另一例是接受iTBS后,没有其他严重不良反应。


四、结论
①与10Hz rTMS和伪刺激相比,pcTBS可以调节Aβ纤维的敏感性;
②与iTBS相比,pcTBS可以调节Aδ纤维的敏感性,说明延长cTBS的持续时间可以将抑制性cTBS转化为产生兴奋作用的pcTBS;
③pcTBS能显著激活A类纤维,说明pcTBS具有潜在的镇痛作用;

④与iTBS、10Hz的rTMS和伪刺激相比,应用于左侧M1的pcTBS在刺激后可以增加DLPFC和FPC的兴奋性,提示M1与FPC的相互作用可能是pcTBS镇痛作用的潜在机制。



祝贺福建医科大学第一附属医院

王志勇医生研究团队

取得重大研究成果!


▼ 参考文献

Li Chong,Zhang Nannan,Han Qiong et al. Prolonged Continuous Theta Burst Stimulation Can Regulate Sensitivity on Aβ Fibers: An Functional Near-Infrared Spectroscopy Study.[J] .Front Mol Neurosci, 2022, 15: 887426.


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