Modele de dezactivare fmri limbică și temporală și efecte de îmbunătățire a dispoziției la pacienții transcutanati
De la clinica psihiatrică și psihoterapeutică a Universității Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg Director: Prof. Dr. med. Johannes Kornhuber Modele de dezactivare fmri limbică și temporală și efecte de îmbunătățire a dispoziției în stimularea nervului vag transcutanat Disertație inaugurală pentru obținerea unui doctorat de la Facultatea de Medicină a Universității Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg prezentată de Olga Kiess din Teschljabinsk
Tipărit cu permisiunea Facultății de Medicină a Universității Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg Decan: Vorbitor: Co-arbitru: Prof. Dr. med. Dr. h.c. J. Schüttler PD Dr. med. T. Kraus Prof. Dr. sc. hum. C. Ziua Forster a examenului oral: 17.08.11
Dedicat părinților mei, Lene și Heinrich Kiess
Cuprins 1.a. Rezumat 1.1. a Context 1 1.2. a Obiectivul 1 1.3. a Metode 1 1.4. un Rezultat 1 1.5.a Concluzii 2 1.b. Rezumat 3 1.1. b Context 3 1.2. b Metode 3 1.3. b Rezultate 3 1.4. b Concluzie 3 2 Introducere 4 2.1 Istoria stimulării nervului vag (VNS) la om 4 2.2. VNS la pacienții cu boală depresivă rezistentă la terapie 5 2.3. VNS pentru tratamentul bolilor neuropsihiatrice 6 2.3.1. Migrena 6 2.3.2. Boala Alzheimer 7 2.3.3. Scleroza multiplă 6 2.3.4. Tulburări de alimentație 8 2.4. Efectele secundare ale VNS 8 2.5. Mecanisme de acțiune ale VNS 9 2.6. Obiectivul prezentei lucrări 11 3 Material și metodă 13 3.1. Subiecte 13 3.2. Experiment psihofiziologic 13 3.3. Imagistica prin rezonanță magnetică funcțională a creierului (fmrt) 18 3.4. Evaluare statistică 21 4 Rezultate 22 4.1. Experimente psihofiziologice 22 4.2. Imagistica prin rezonanță magnetică funcțională a creierului fmri 23 5 Discuție 27 5.1. Efectele VNS 27 5.2. Psihofizică 27 5.3. Efectele centrale ale VNS 27 5.4. rezultatele fmri 28 5.5. Limitările studiului 30 5.6. Outlook 31 5.7. Sumar 31 6 Bibliografie 33 7 Lista abrevierilor 40 8 Anexa 42 9 Publicația 45 10 Mulțumiri 46
2 stimulări. Nu au fost observate modificări semnificative ale pulsului, tensiunii arteriale, variabilității ritmului cardiac sau microcirculației periferice. 1.5.a. Concluzie: t-vns duce la efecte pozitive asupra bunăstării la subiecții sănătoși. Deoarece modelele de activare cerebrală observate sunt similare cu cele descrise pentru stimularea cu stimulatori vagi implantați, t-vns este o alternativă promițătoare pentru profilaxia și terapia diferitelor boli neuropsihiatrice.
14 A devenit acum o măsură standard pentru înregistrarea modificărilor dispoziției în diferite setări clinice (Heimann și colab., 1975; Koorengevel și colab., 2000). În timpul experimentului de stimulare a nervului vag, subiecții se întind pe spate într-o poziție relaxată, iar ritmul pulsului și tensiunea arterială au fost măsurate continuu folosind o manșetă pentru deget. Măsurătorile fluxului sanguin (Laser Doppler Flowmetry, LDF; Periflux, Moore Instruments) au fost efectuate pe falangul proximal al degetului mijlociu. Electrodul de stimulare a constat dintr-o placă de argint (5 mm în diametru) care a fost conectată la dispozitivul de stimulare printr-un cablu de cupru (vezi Figura 1). Figura 1: Placă de argint pentru aplicarea VNS în canalul auditiv extern. Acest electrod a fost atașat la partea interioară a tragusului pe marginea exterioară ventrală a canalului auditiv extern stâng prin intermediul unui tencuială (a se vedea figura 2), deoarece aici inervarea senzorială auriculară a nervului vag se desfășoară cel mai probabil ca aferentă periferică (Frei și Osorio, 2001; Kraus et. al., 2007; Serio și colab., 1987).
15 Figura 2: Reprezentarea schematică a planului secțiunii transversale a canalului auditiv extern din stânga. Un al doilea electrod a fost plasat pe brațul drept (experimente psihofizice) sau pe piciorul stâng inferior (fmrt) folosind electrozi convenționali EKG cu conductori de cupru (vezi Figura 3).
16 Figura 3: Aplicarea VNS transcutanat, inclusiv configurarea măsurătorilor folosind exemplul unei persoane de testare. Au fost efectuate diferite serii de teste cu setări diferite pentru a determina parametrii de stimulare optimi. A fost găsită o lățime optimă a impulsului de 20 µsec și o frecvență de 8 Hz. Măsurarea a fost randomizată (stimulare: LOW/HIGH) și pur și simplu orbită. Stimulii electrici au fost aplicați cu dispozitivul TENS utilizat pe scară largă expert EMP2 (Schwa-Mediko GmbH, Ehringshausen, Germania). Înainte de fiecare experiment, pragurile individuale de percepție și durere erau determinate pentru fiecare subiect. Pragul mediu pentru prima percepție a stimulului a fost de 4,0 ± 1,0 ma, pentru durerea stimulului a fost de 5,0 ± 1,0 ma.
19 În studiul actual, a fost utilizată metoda fmrt legată de evenimente. Aceasta caută zone ale creierului în care semnalul BOLD crește paralel cu un eveniment, aici stimularea canalului urechii. Pentru sesiunile primare, un cadru experimental identic cu cel utilizat în studiile psihofizice a fost utilizat pentru a stimula ramura urechii stângi a nervului vag. O sesiune fmri a constat din trei serii de stimulare (alternând LOW, HIGH și LOW-HIGH). În fiecare sesiune, au fost aplicate 4 perioade de stimulare de câte 30 de secunde, urmate fiecare de o perioadă de odihnă de un minut (vezi Figura 5). Figura 5: Barele verticale verticale marchează perioadele de stimulare. Înregistrările RMN au fost efectuate pe un scaner RMN Siemens Sonata de 1,5 T (Siemens, Erlangen, Germania). Zonele activate ale creierului au fost prezentate prin secvențe EPI (Echo Planar Imaging). Fiecare set de date funcționale a fost format din 130 de blocuri (și în cazul alternării stimulării joase-înalte de 200 de blocuri), constând din 20 de felii, grosimea feliei = 4 mm TR = 300 ms, TE = 60 ms, unghi de rotație = 90, scanare TR = 3000 ms per bloc, câmp vizual = 220 220 mm 2, matrice de date = 128 128 (Ringler și colab., 2003).