Limbikus és temporális fmri deaktivációs minták és hangulatemelő hatások transzkután betegeknél
A Friedrich-Alexander Egyetem pszichiátriai és pszichoterápiás klinikájáról Erlangen-Nürnberg Igazgató: Prof. Dr. med. Johannes Kornhuber Limbikus és temporális fmri deaktiválódási minták és hangulatjavító hatások a transzkután vagus idegstimulációban. Nyitó disszertáció doktori cím megszerzéséhez a Friedrich-Alexander Egyetem Erlangen-Nürnberg Orvostudományi Karáról Olga Kiess, Teschljabinsk
Nyomtatás a Friedrich-Alexander Egyetem Orvostudományi Karának engedélyével Erlangen-Nürnberg dékán: Előadó: társbíró: Prof. Dr. med. Dr. h.c. J. Schüttler PD Dr. med. T. Kraus Prof. Dr. sc. hum. C. A szóbeli vizsga Forster napja: 2011.08.17
Szüleimnek, Lene-nek és Heinrich Kiess-nek szenteltem
Tartalomjegyzék 1.a. Összegzés 1.1. a Háttér 1 1.2. a 1. célkitűzés 1.3. a 1. módszerek 1.4. a 1. eredmény 1.5.a Következtetések 2 1.b. Összegzés 3 1.1. b Háttér 3 1.2. b 3. módszerek 1.3. b 3. eredmény 1.4. b Következtetés 3 2 Bevezetés 4 2.1 A vagus idegstimuláció (VNS) története emberben 4 2.2. VNS terápiában rezisztens depressziós betegségben szenvedő betegeknél 5 2.3. VNS neuropszichiátriai betegségek kezelésére 6 2.3.1. Migrén 6 2.3.2. Alzheimer-kór 7 2.3.3. Szklerózis multiplex 6 2.3.4. Étkezési rendellenességek 8 2.4. A VNS mellékhatásai 8 2.5. A VNS hatásmechanizmusai 9 2.6. Jelen munka célja 11 3 Anyag és módszer 13 3.1. Tantárgyak 13 3.2. Pszichofiziológiai kísérlet 13 3.3. Az agy funkcionális mágneses rezonancia képalkotása (fmrt) 18 3.4. Statisztikai értékelés 21 4 Eredmények 22 4.1. Pszichofiziológiai kísérletek 22 4.2. Az agy funkcionális mágneses rezonancia képalkotása 23 5 Megbeszélés 27 5.1. A VNS hatásai 27 5.2. Pszichofizika 27 5.3. A VNS központi hatásai 27 5.4. fmri eredmények 28 5.5. A vizsgálat korlátai 30 5.6. Kitekintés 31 5.7. Összegzés 31 6 Irodalomjegyzék 33 7 Rövidítések listája 40 8 42. melléklet 9 publikáció 45 10 Köszönetnyilvánítás 46
2 ingerlés. A pulzus, a vérnyomás, a pulzus változékonysága vagy a perifériás mikrocirkuláció jelentős változását nem figyelték meg. 1.5.a. Következtetés: A t-vns pozitív jóléti hatásokhoz vezet egészséges alanyokban. Mivel a megfigyelt agyi aktivációs minták hasonlóak a beültetett vagus stimulátorokkal történő stimulációnál leírtakhoz, a t-vns ígéretes alternatíva a különböző neuropszichiátriai betegségek megelőzésére és terápiájára
14 Ez mára a hangulatváltozások rögzítésének mérőszámává vált különféle klinikai körülmények között (Heimann et al., 1975; Koorengevel et al., 2000). A vagus idegstimulációs kísérlet során a tesztalanyok nyugodt helyzetben feküdtek a hátukon, a pulzusszámot és a vérnyomást egy ujj mandzsetta segítségével folyamatosan mérték. A véráramlás mérését (Laser Doppler Flowmetry, LDF; Periflux, Moore Instruments) a középső ujj proximális falán végeztük. A stimulációs elektróda ezüstlemezből (5 mm átmérőjű) állt, amelyet rézkábellel csatlakoztattak a stimuláló eszközhöz (lásd 1. ábra). 1. ábra: Ezüstlemez a VNS alkalmazásához a külső hallójáratban. Ezt az elektródát gipsz segítségével rögzítették a tragus belső oldalához, a bal külső hallójárat ventrális külső szélén (lásd 2. ábra), mivel itt a vagus ideg auricularis szenzoros beidegzése valószínűleg perifériás afferensként fut (Frei és Osorio, 2001; Kraus et al., 2007; Serio és mtsai, 1987).
15 2. ábra: A bal halló külső hallójárat keresztmetszeti síkjának sematikus ábrázolása. A második elektródát a jobb karra (pszichofizikai kísérletek) vagy a bal alsó lábra (fmrt) helyeztük, hagyományos EKG elektródákkal, rézvezetékekkel (lásd 3. ábra).
16 3. ábra: A transzkután VNS alkalmazása, beleértve a mérés beállítását egy tesztelő személy példájával. Az optimális stimulációs paraméterek meghatározásához különféle változó beállítású tesztsorozatokat hajtottak végre. Az optimális impulzusszélesség 20 µs, a frekvencia 8 Hz. A mérést randomizáltuk (stimuláció: LOW/HIGH) és egyszerűen elvakítottuk. Az elektromos ingereket a széles körben használt TENS készülék EMP2 szakértővel (Schwa-Mediko GmbH, Ehringshausen, Németország) alkalmaztuk. Minden kísérlet előtt meghatározták az egyes érzékelési és fájdalomküszöböket minden alany számára. Az inger első észlelésének átlagos küszöbértéke 4,0 ± 1,0 ma, az inger fájdalmasságára 5,0 ± 1,0 ma volt.
19 A jelenlegi tanulmányban az eseményhez kapcsolódó fmrt módszert alkalmazták. Ez keresi azokat az agyi területeket, amelyekben a BOLD jel párhuzamosan növekszik egy eseményrel, itt a hallójárat stimulálása. A pszichofizikai vizsgálatokban használtakkal megegyező kísérleti beállítást alkalmaztunk az fmrt szekciók során a vagus ideg bal fül ágának stimulálására. Az fmri munkamenet három stimulációs sorozatból állt (váltakozva LOW, HIGH és LOW-HIGH). Minden munkamenetben 4, 30 másodperces stimulációs periódust alkalmaztunk, amelyet egy-egy perc pihenő követett (lásd az 5. ábrát). 5. ábra: A függőleges zöld sávok jelzik a stimulációs periódusokat. Az MRI felvételeket 1,5T-os Siemens Sonata MRI szkenneren (Siemens, Erlangen, Németország) végezték. Az agy aktivált területeit EPI szekvenciák (Echo Planar Imaging) segítségével mutattuk be. Minden funkcionális adatsor 130 blokkból állt (és 200 blokk váltakozó alacsony-magas stimulációja esetén), amely 20 szeletből állt, szeletvastagság = 4 mm TR = 300 ms, TE = 60 ms, elfordítási szög = 90, letapogatás TR = 3000 ms blokkonként, látómező = 220 220 mm 2, adatmátrix = 128 128 (Ringler et al., 2003).