Method Article
* Ces auteurs ont contribué à parts égales
Dans cette étude, les auteurs rapportent pour la première fois un roman 3D immersive et interactive neuronavigation (3D-IIN) par l'impact d'une crise de migraine spontanée des maux de tête dans le système du cerveau d'un patient in vivo μ-opioïdes.
Un nombre croissant de recherches, généré principalement d'études basées sur l'IRM, montre que la migraine semble se produire, et peut-être supporter, en raison de la modification des processus neuronaux spécifiques dans le système nerveux central. Cependant, on manque d'informations sur l'impact moléculaire de ces changements, notamment sur le système opioïde endogène pendant les migraines, et la neuronavigation par ces changements n'a jamais été fait. Cette étude visait à étudier, en utilisant un nouveau 3D immersive et interactive neuronavigation (3D-IIN) approche, la transmission de μ-opioïde endogène dans le cerveau lors d'une attaque de migraine in vivo. C'est sans doute l'un des plus neuromechanisms centrales associées à la régulation de la douleur, affectant plusieurs éléments de l'expérience de la douleur et de l'analgésie. A 36 ans, femme, qui souffre de migraine depuis 10 ans, a été balayée dans le mal de tête typique (ictus) et nonheadache (intercritiques) phases de la migraine à l'aide de positons Emisstomographie ion (PET) avec le carfentanil radioactif sélective [11 C], qui nous a permis de mesurer la disponibilité des récepteurs μ-opioïdes dans le cerveau (potentiel de liaison non déplaçable - μOR BP ND). Le radiotraceur courte vie a été produit par un appareil de synthèse chimique cyclotron et sur le campus situé à proximité immédiate de l'installation d'imagerie. Les deux TEP, intercritiques et ictal, ont été programmés lors des phases distinctes de milieu-fin folliculaires du cycle menstruel de la patiente. Au cours de la session de PET ictal son attaque de maux de tête spontanée atteint des niveaux d'intensité sévère; progresse à des nausées et des vomissements à la fin de la session de numérisation. Il y avait des réductions μOR BP ND dans les régions douleur modulateurs du système de μ-opioïde endogène pendant la phase ictal, y compris le cortex cingulaire, noyau accumbens (CNAC), le thalamus (Thal), et de la matière grise périaqueducale (PAG); indiquant que μORs étaient déjà occupées par les opioïdes endogènes libérésen réponse à la douleur présente. À notre connaissance, c'est la première fois que l'évolution μOR BP ND au cours d'une crise de migraine maux de tête ont été neuronavigated utilisant une nouvelle approche 3D. Cette méthode permet pour la recherche et l'éducation exploration interactive d'une crise de migraine en neuroimagerie l'ensemble de données d'un patient réel.
La migraine est un trouble de la douleur du trijumeau chronique qui affecte près de 16% des femmes et 6% des hommes aux États-Unis et dans le monde 1-3. Crises de migraine répétitives ont un impact sur une grande partie de l'existence du patient, altérant la qualité de vie et la performance, ce qui coûte des milliards de dollars dans manqués jours école / travail et l'utilisation des soins de santé 4. Lors des attaques de maux de tête invalidants, ses victimes ont une sensibilité accrue marquée à nocive (hyperalgésie) et même des stimuli nonnoxious (allodynie) de 5.
Le système de neurotransmetteur μ-opioïdes est l'un des mécanismes de modulateurs de la douleur endogènes principaux dans notre cerveau. Il est impliqué dans la régulation de la perception de la douleur expérimentale et clinique, ainsi que dans l'action analgésique des opioïdes 6-9 qui ont été associés à la chronicisation de la crise de migraine 10. Les progrès récents en tomographie par émission de Tomographie (PET) l'imagerie moléculaire permet pour l'étude des mécanismes moléculaires importantes dans le cerveau des patients atteints de douleur chronique in vivo 11. Dans cette étude, malgré les défis logistiques de synchroniser l'aléatoire et débilitante nature des attaques épisodiques avec la complexité de la configuration de la session PET / de traceur radioactif, neuronavigation 3D a été utilisé pour la première fois d'étudier la disponibilité μOR dans des régions clés douleur matrice d'un patient cerveau au cours d'une migraine spontanée.
Présentation de cas
A 36 ans, femme asiatique a été inclus dans l'étude. Elle a présenté avec une histoire de 10 ans de la migraine avec aura visuelle. Migraines côté droit se sont produits en moyenne 12 jours par mois, avec une intensité modérée à sévère de la douleur qui dure habituellement pendant 72 heures (si non traitée ou traitée sans succès). Il y avait une augmentation de la fréquence des attaques de maux de tête autour de son cycle menstruel, quieu un motif régulier tout au long de l'étude. Les symptômes associés suivants: nausées, vomissements, photophobie, phonophobie et. Pendant les attaques régulières des maux de tête, elle ne présentait pas de symptômes autonomes. Comme traitement, elle gérait ses symptômes avec un traitement pharmacologique ne avortée, qui était basée sur des médicaments anti-inflammatoires non stéroïdiens, et il n'y avait aucune indication de surutilisation de médicaments ou la consommation d'opiacés. L'examen clinique lors de la visite de dépistage était insipide et sans anomalies, et un examen des systèmes était dans les limites normales. Elle est célibataire sans enfants, et n'utilisait pas de médicaments contraceptifs.
L'étude doit être approuvé par le comité d'examen institutionnel local, et par le Comité de recherche de médicaments radioactifs. Le sujet de recherche donne son consentement éclairé par écrit à participer à l'étude. Le protocole est divisé en trois étapes chronologiques:
Le patient est responsable de remplir un journal de maux de tête, et de confirmer avec le groupe de recherche l'apparition d'une crise de migraine le jour de la session d'imagerie. Deux, intercritiques et ictal, TEP doivent être programmées pendant les phases folliculaires mi-fin séparées du patient (5 à 10 jours après le premier jour des règles), qui dans ce cas a été suivis et calculés à l'avance par un gynécologue ayant une expertise dans le domaine (ANS).
1. IRM session
2. PET session Ictal
3. Reconstruction TEP données
4. Analyse des données PET
REMARQUE: normaliser anatomique images dans l'espace de modèle à l'aide de la statistique paramétrique cartographie (SPM8) logiciel en suivant la séquence ci-dessous.
Examiner l'activité de plusieurs régions bilatérales qui sont engagés lors du traitement de la douleur, y compris:
5. 3D-Neuronavigation
6. 3D immersive et interactive neuronavigation (3D-IIN)
Le patient a présenté à l'hôpital avec un mal de tête pulsation temporelle et occipital droit, avec une intensité de 6 sur une échelle de douleur 0-10. Elle avait son type de migraine, mais sans aura. Il a engagé à l'éveil de 5 heures avant le (ictus) séance de PET, et elle a réussi à le tolérer sans pharmacothérapie avortée. À sa connaissance, le mal de tête n'a pas été évoqué par un facteur déclenchant (par exemple, l'alcool, la privation de sommeil). Pas de symptômes autonomes ont été signalés, mais photophobie et phonophobie étaient présents. Après l'ouverture de la session de PET ictal l'intensité des maux de tête escalade, atteignant des niveaux graves (9 sur une échelle de douleur 0-10) 60 min dans l'étude; progresse à des nausées et des vomissements à la fin de la session de numérisation. Diminution de la μOR BP ND a été remarqué dans le cerveau du patient au cours de la migraine spontanée (phase ictus), par rapport à la ligne de base (phase intercritique) (Figure 2). Il nousre réductions de brevets dans μOR BP ND dans les principales régions douleur matrice du système de μ-opioïde endogène, y compris les noyaux suivants thalamus: dorsales latéral droit (11, -19, -16: 10,2%), dorsal médial droit (6, -17, -8: 11,1%), la ligne médiane droite (8, -19, -16: 27%), et ventral antérieur (9, -9, -12: 12,0%). En outre, des modifications ont été trouvés dans le droit antérieur (8, 35, 14: 13,7%) et cortex cingulaire postérieur (-5, -44, 23: 11,8%) à gauche, corps gauche caudé (-11, 6, 15: 12.0 %), pallidus interne du globus (à droite: 16, -4, -3: 16,2%; gauche: -14, -4, -3: 22,6%), le noyau accumbens gauche (-9, -11, -7: 10,5% ), et de l'hippocampe (à droite: 30, -22, -14: 12,6%; gauche: -30, -22, -14: 11,5%). Il y avait une augmentation de μOR BP ND seulement dans l'amygdale gauche (-23, -4, -19: 11,7%). Dans le tronc cérébral, la réduction significative de ictal μOR BP ND étendue de la rostrale à caudale périaqueducale matière grise (PAG) (à droite: 4, -28, -6: 15,1%; gauche: -2, -28, -6: 14,6 %) (Fig.ure 3). Cependant, les variations en pourcentage de l'hémisphère mondiaux dans le μOR BP ND au cours de la crise de migraine ont été modestes (à droite: 8,5%; gauche: 8,29%), ce qui indique que la baisse de la μOR BP ND étaient spécifiques aux structures douleur-matrice dans le cerveau .
Figure 1. Pleine réalité virtuelle 3D de navigation de données d'un Migrainous cerveau. Pour la première fois des données migraine réelle de neuro-imagerie a été exploré dans une réalité virtuelle 3D totalement immersive, qui comprend la navigation sans restriction par les données (par les étudiants, cliniciens et chercheurs) sur la disponibilité des récepteurs μ-opioïdes (μOR BP ND) dans le cerveau pendant l'attaque de migraine in vivo.
.. Figure 2 μ-opioïdes Profil du cerveau d'une migraine in vivo La phase ictal (rangée inférieure) - phase de maux de tête - montre une diminution de la disponibilité des récepteurs μ-opioïdes (μOR BP ND) dans les régions douleur matrice (Seuil, DV = 4,50). Ce résultat représente peut-être une augmentation de la libération de μ-opioïde endogène au cours de la crise de migraine, comme une réponse réglementaire à l'maux de tête sévères en cours. Mots clés: thalamus (Thal), noyau accumbens (Nac), et le cortex cingulaire antérieur (ACC).
Figure 3. Mésencéphale / Pons / Medulla μ-opioïdes récepteur Disponibilité cours d'une crise de migraine in vivo. Ictal La phase (à droitecolonne) - phase de maux de tête - montre une diminution de la disponibilité des récepteurs μ-opioïdes long de la substance grise péri-épendymaire (PAG) (valeur de seuil, DV = 4,50), par rapport à la phase intercritique (colonne de gauche) - phase non des maux de tête. Mots clés: PAG: r - rostrale; m - médiale; c - caudale.
Dans ce rapport de cas, les données de la neuro-imagerie de migraine réelle a été explorée pour la première fois, dans une réalité virtuelle en 3D totalement immersive, qui a démontré une diminution de la disponibilité des récepteurs μ-opioïdes (μOR BP ND). Les réductions de μOR BP ND impliquent qu'il existe une occupation plus élevé et / ou une perte de récepteurs de μ-opioïde dans le système nerveux central. Réductions aigus dans μOR BP ND dans les régions douleur matrice pendant le scan ictal par rapport à l'analyse intercritiques, devraient se produire à la suite de la libération d'opioïdes endogènes qui interagissent avec μORs comme une réponse réglementaire à la douleur continue, faisant moins μORs accessible au traceur radioactif.
La nouveauté de notre étude de neuro-imagerie de la migraine ictal réside dans la nouvelle approche de neuronavigation 3D pour enquêter sur des données réelles du cerveau d'un patient dans la réalité virtuelle. La technologie de radio-traceur PET a été utilisé pour mesurer les changements dans μORsla disponibilité avec le [11 C] carfentanil. Si l'on examine lors de l'événement de maux de tête, le cerveau des migraineux sont généralement numérisées suivant un déclencheur d'attaque (par exemple., La trinitrine, photostimulation) 16,17, ou en vertu de la demande d'une technique spécifique évoqué stimulus (par exemple., La douleur, la brosse, la lumière , et l'odeur) 18-20. Toutes ces études corroborent la connaissance que le trouble est associé à une hyperexcitabilité corticale et sous-corticale pendant la phase de mal de tête. Cependant, une telle pléthore de stimuli dans les protocoles de neuroimagerie présente de multiples facteurs qui brouillent notre compréhension de la semelle impact d'une attaque de migraine aiguë sur le système nerveux central. D'après les quelques études fonctionnelles précédentes sans la présence de la stimulation exogène, il ya une indication de l'augmentation du débit cérébral régional dans des domaines tels que le cortex cingulaire, l'hypothalamus, et le tronc cérébral 21, qui peut persister même après un traitement aigu 22. Jusqu'alors, Les techniques de neuroimagerie appliquées n'ont pas permis la caractérisation moléculaire des procédés neurotransmetteur / récepteurs impliqués dans la crise de migraine, tels que le mécanisme de μ-opioïde endogène, l'un des moyens analgésiques les plus importantes dans le cerveau. En outre, notre méthode a permis à ces processus à explorer en utilisant la neuronavigation 3D dans un environnement virtuel.
Le système de modulation de la douleur descendante est un réseau complexe qui régit le traitement de la douleur dans une grande mesure par l'intermédiaire de récepteurs de μ-opioïdes dans le cerveau, y compris la colonne vertébrale à des zones supra-spinal. Ces domaines sont connus pour être impliqués dans endogène anti-nociception, l'analgésie induite par le stress, et dans l'action des médicaments opiacés couramment utilisés pour le traitement de la douleur chronique et la migraine. En fait, la vasodilatation neurogène dural associée à la migraine peut être inhibée par la morphine et reprises ultérieurement par la naloxone, un antagoniste opioïde, ce qui indique que les effets de la morphine sur neurogèneinflammation médiée sont spécifiquement via l'activation des récepteurs μ-opioïdes 23. Fait intéressant, l'ampleur des opioïdes / μORs activations régionales endogènes chez l'homme est liée à la capacité de l'individu à supprimer des éléments sensoriels et affectifs de l'expérience de la douleur 24.
Dans notre étude, les régions du cerveau qui ont montré des réductions de la disponibilité des récepteurs μ-opioïdes pendant la phase ictal sont responsables pour les deux éléments de l'expérience de migraine et sa modulation. Ils sont l'ACC, le thalamus, ganglions de la base (p. ex., CCNA), l'hippocampe et le PAG. En plus de la sensibilisation en raison de la circulation afférente trijumeau anormale, une hypothèse solide pour la migraine physiopathologie est le dysfonctionnement du système de modulation. Dans ce cas, les projections de / vers les structures du tronc cérébral, comme le PAG, où il ya une forte expression de récepteurs opioïdes, serait inefficace produire leur effet anti-nociceptif sur ASCEnding neurones sensoriels. En outre, d'autres structures corticales supérieures participent à ce mécanisme de modulation de la douleur défectueux dans la migraine. Une étude récente de l'état de repos intercritiques ont signalé des changements dans la connectivité des migraineux par rapport aux témoins sains dans le PAG ventrolatérale et la plupart des (sous-) structures corticales dans le système de la douleur modulateur et corrélée ceux-ci avec la fréquence des attaques de maux de tête 13. Les régions avec des changements de connectivité trouvés dans cette étude sont les mêmes que celles des changements dans μOR BP ND trouvé dans notre propre étude. Le même endroit PAG a été signalé comme englobant la neuroplasticité microstructure chez les migraineux 14, et ici eu une diminution considérable de μOR BP ND lors de l'attaque.
D'autres études avec de plus grandes cohortes sont nécessaires pour confirmer et étendre les résultats présentés dans ce rapport de cas. Par exemple, il est actuellement inconnu pourquoi le système ne répond pas correctementà l'utilisation à long terme des opioïdes exogènes fréquemment prescrits dans les cliniques de la migraine. Néanmoins, notre étude fournit des informations mécaniste importante, sur l'impact de la migraine dans le système de μ-opioïdes, et utilise une nouvelle 3D immersive et interactive neuronavigation (3D-IIN) approche pour la première fois. Dans l'avenir, cette méthode 3D exploratoire pourrait fournir un point de vue beaucoup plus immersif et interactif pour examiner le cerveau des patients dans la recherche et la clinique.
Les auteurs n'ont rien à révéler.
Ce travail a été soutenu par les subventions suivantes (DaSilva AF): Institut national de la santé - Institut national des troubles neurologiques et des maladies - K23 NS062946, cerveau de la Fondation Dana et immuno-imagerie attribution, et la Fondation de la recherche attribution de subventions de recherche Migraine. Les auteurs remercient les PET Centre de médecine nucléaire technologues (Jill M. Rothley, Edward J. McKenna, Andrew R. Weeden, Paul Kison, et Caitlin Hendricks) et le personnel de laboratoire IRM fonctionnelle (Scott Peltier et Keith Newnham). Dr Alexandre DaSilva, le chercheur principal, eu un accès complet à toutes les données de l'étude, et prend la responsabilité de l'intégrité des données et la précision de l'analyse des données. Les auteurs déclarent aucun conflit d'intérêt relatif à cette étude.
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