文摘

如今,功能性磁共振成像(fMRI)已成为最重要的一个方面,探索针灸的中枢机制。在这些研究中,激活在somatosensory-related大脑网络最强大的血氧等级相关(粗体)反应。然而,由于控制不足的主观感觉在针灸刺激,这些强大的激活是否反映的模式得七,或剧烈的疼痛混合(得七+锐痛)感觉在很大程度上是未知的。当前的研究招募了50个主题和分组他们分成两组根据是否他/她经历过剧烈的疼痛在针灸刺激上述问题给一个明确的答案。我们的研究结果表明,大胆的反应有关得七在针灸刺激ST36激活为主。此外,大胆的定量和定性的差异之间的反应得七和混合由针灸刺激所引起的感觉是重要的。大胆的剧烈的疼痛反应的模式可能是部分的分开得七在空间分布。因此,我们建议,为了探索针灸的特定的核心机制,受试者应排除在那些只有剧烈的疼痛得七。

1。介绍

借助于功能性磁共振成像(fMRI)技术,在一百年发表的研究探讨针灸在过去几十年的神经生物学机制(1- - - - - -8]。在这些研究中,激活在somatosensory-related大脑网络最强大的血氧等级相关(粗体)反应针灸9- - - - - -11]。虽然大多数的早期研究人员认为,针灸可能从事的具体中央监管这些激活,最近的研究表明,这些结果可能反映了只有一个普通的大脑躯体感觉刺激的过程9),针灸可能是一种深刻的痛苦(12]。因此,复杂的研究形成角度,针灸与多维感觉身体的刺激,专注于探索中央反应与这些多维关联由针灸刺激所引起的感觉,是迫切需要的。

针灸刺激期间,多维和强烈的针刺的感觉,如疼痛、麻木、膨胀,沉重,钝痛,和剧烈的疼痛,有经验的学科。一般来说,研究关注于资格和量化针刺感觉达成共识得七,这是传统上被认为是非常重要的针灸的疗效,剧烈的疼痛,这被认为是无关紧要的针灸效应和针灸师尽量避免针操作期间,应分别量化(13,14]。然而,大多数以前的针灸研究在fMRI没有量化,明确区分主体得七和基于针的刺痛感觉,惊人的不同研究结果之间的差异。

只有几项研究排除了那些经历了剧烈的疼痛,功能磁共振成像数据分析基于量化针刺感觉问卷(15- - - - - -17]。更少的研究对象分为两组根据受试者是否经历过剧烈的疼痛在针灸操作和比较两组之间的大胆的反应(6,18- - - - - -20.]。更糟的是,在这些研究的结果显示明显不兼容。一方面,大胆的反应的模式得七(没有剧烈的疼痛)被宣布针灸刺激诱发activationdominant通过一些研究但deactivationdominant他人。另一方面,大胆的反应的模式混合的感觉(得七剧烈的疼痛)诱发的针灸刺激被认为是明确激活一些研究表明,尽管这些可能是两种可能根据不同感觉的比例。总之,fMRI-based针灸的两个核心问题的研究还远未明朗。首先,是什么得七相关的大胆的反应,也就是说,他们是由激活或失活吗?第二,之间是什么关系得七相关和剧烈的疼痛相关的大胆的反应呢?

目前的研究旨在对这些问题给一个明确的答复。受试者分成得七组或mixedgroup (得七+锐痛)根据他/她是否在针灸刺激经历了剧烈的疼痛。的水平得七组间比较。每组的组结果组间和不同的结果/地区。特别感兴趣的区域被定义为不同区域(roi)和与分数得气的感觉。

2。材料和方法

2.1。主题

参与者招募了一群50大学生(25个男性和25名女性;年龄年)。所有受试者右手正常或corrected-to-normal愿景。受试者针灸天真,没有重大医疗疾病史、头部外伤、神经精神障碍,或任何处方药物实验中,前一个月,没有任何禁忌症暴露在高磁场。所有科目给书面知情同意后,实验过程完全解释道。研究过程都是华西医院委员会批准的人类研究,进行符合赫尔辛基宣言。

2.2。实验程序

对于每一个主题,针灸刺激的功能扫描。在扫描期间,所有科目都要求闭着眼睛,以阻止他们实际上观察程序。针灸刺激了在穴位ST36右腿胫骨前肌(Zusanli位于四指宽髌骨下缘,下一个指宽侧胫骨前嵴的)。针灸刺激的功能磁共振成像模式运行持续了8分钟,由三分钟针灸操作(图1)。针被插入垂直地在扫描开始之前2 - 3厘米的深度。前一分钟基线期举行第一次针灸刺激。前两个针灸操作之间的时间间隔是两分钟,而第二个和第三个针灸操作分离的时间间隔一分钟。扫描就持续了一分钟后第三个操作。在针灸过程中,针是手动旋转顺时针和逆时针一分钟的速度每分钟60次。刺激是由一个平衡的“补肾和减少”技术使用无菌一次性38计不锈钢针灸针()。扫描结束后,针提取。最后,受试者通过针灸师量化他们感觉使用10点视觉模拟量表(血管)来评价他们得七经验觉得针灸运行期间,包括疼痛、麻木、丰满/膨胀,沉重,扩散,减轻疼痛,剧烈的疼痛。血管是比例如下:0,没有感觉;1 - 3,温和;4 - 6,温和;7 - 8强;9、严重;难以忍受的感觉。分数的基础上剧烈的疼痛,22个受试者被分配到得七集团(剧烈的疼痛分数= 0)。其他28个科目,分数高于零的剧烈的疼痛,都被分配了混合组。

2.3。功能磁共振成像扫描过程

成像数据收集从3 t西门子扫描仪(爱兰歌娜,西门子医疗系统)在华西村先生研究中心,四川大学华西医院,成都,中国。标准的鸟笼头线圈,以及抑制泡沫垫头运动和减少扫描噪音降到最低。三十轴向片(,、厚度= 5毫米)AC-PC平行平面覆盖整个大脑得到使用T2 *三单发,gradient-recalled回波平面成像(EPI)序列(TR = 2000毫秒,TE = 30 ms,翻转角度= 90°)。大脑扫描覆盖整个包括小脑和脑干。功能运行后,高分辨率结构信息在每个主题使用3 d收购MRI序列与体素1毫米大小³解剖定位(TR = 2.7 s, TE = 3.39毫秒,,,翻转角度= 7°,平面分辨率= 1毫米×1毫米,切片厚度= 1毫米)。

2.4。功能磁共振成像数据分析

预处理和统计分析在个体层面和组织层面进行使用统计参数映射软件(SPM5,http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm)。最初,最早的5个时间点是丢弃的为了避免最初的核磁共振信号的不稳定。剩下的图片重新第一卷。三个科目得七组和5个科目混合集团超出了我们严格的运动阈值小于1毫米的空间位移在任何方向。另外四个科目混合组的随机为了平衡组的数量。最终,19名受试者男性(8)得七集团和19个受试者男性(9)混合集团依然存在。随后,这些照片是规范化标准EPI模板,重新取样的体素的大小毫米³,然后平滑空间使用6毫米full-width-at-half最大(应用)各向同性高斯内核空间噪声降低。全球标准化比例缩放并不适用。然后,每个体素的时间序列是高通滤波(1/235-Hz截止)去除低频噪声和信号漂移。对于每个主题,预处理功能磁共振成像数据被提交固定后果模型分析使用一般线性模型(GLM)在每个执行体素在整个大脑。收购后的对比图片,个人层面分析和统计参数映射完成t统计(spmT)然后为每个对比生成图像。在集团层面,随机模型分析了基于推理图像(例如,t测试对比图片)在个人层面上分析。为探索得七相关的,混合大胆的由针灸刺激所引起的反应,组织相关的结果的一个示例t以及为每个组都映射和上市未修正的(集群),最低5体素的大小。之间的不同的大胆的反应得七和混合基于两个样本组进行了探讨t以及在未修正的(集群),最低5体素的大小。然后,两个样本的重要地区t以及被定义为的ROI。在每一个ROI,每个主题的大胆的反应混合组提取并与剧烈的疼痛分数相关。

3所示。结果

3.1。心理物理结果

尖锐的疼痛的平均分数混合组。的感觉明显更强的传播混合集团(与,)。其他的感觉得七组间可比性是(;见表1详情)。在混合组,剧烈的疼痛评分,得分之和得七是不相关的,)。

3.2。组的结果得七集团

图2(一个)显示组的激活和失活得七集团在ST36针灸刺激所激活。初级躯体感觉皮层(SI)、次级躯体感觉皮质(他们),下壁小叶(IPL),岛叶、丘脑、扣带回的(BA) 24/32(区域)的中央前回(BA4/6/44)、额下回、壳核、屏状核、颞回(STG)和颞横回小脑(VI、VIIb八世、CrusI和CrusII)显著激活。大多数这些激活双边和显示偏侧优势半球侧的刺激。只有同侧海马旁回明显释放。

3.3。组混合组的结果

图2 (b)显示组的激活和失活混合集团在ST36针灸刺激所激活。SI显著激活了,他们,IPL, supramarginal回(SMG),岛叶、丘脑、壳核、尾状,该扣带回(BA24/32)、屏状核、中央前回(BA4/6/44)、额下回,的中央前回、中央前回、额上回、舌回、梭状回、海马旁回、颞中回、颞下回,STG,颞横回,小脑(见表2详情)。大多数这些激活两国。侧perigenual前扣带和侧额内侧回明显释放。

3.4。之间的不同的结果得七组和混合组

图3展示了组织之间的不同的结果。明显更强的激活混合集团在双边核,提出了双边丘脑和双边小脑(CrusI和CrusII)。没有显示更强的激活的区域得七组(见表细节3)。在这些地区,大胆的信号得七组几乎没有变化,而重要的粗体所示的反应混合组。大胆的反应和主观强度剧烈的疼痛是不相关的未修正的)在这些地区混合组(图中没有显示)。

3.5。弱之间的不同的结果得七组和高得七组

为消除的可能性三个部分有差异的地区3所示。4是由于不同的全球得七团体之间的强度,我们把纯洁得七组分成两个子组基于得分之和得七(弱得七组:10个主题,平均得分的总和得七是;强大的得七组:9个科目,平均得分的总和得七是)。尽管的区别得七这两个子组之间(弱强度得七集团和强大得七集团)远远大于这两组之间(得七集团和混合组),没有区域所示intersubgroup结果(,未修正的体素,图没有显示)。

4所示。讨论

目前的研究集中于两个fMRI-based针灸研究的核心问题。首先,我们的研究结果表明,得七相关的反应被激活,主要在somatosensory-related大脑网络。其次,我们的结果表明得七+由针灸刺激所引起的剧烈的疼痛与更广泛的和强大的激活有关。特别是特定区域疼痛反应的激活两国核的一部分,只有在显示丘脑、小脑混合集团的大胆的响应模式得七和剧烈的疼痛部分分离的空间分布。

4.1。Activation-Dominated大胆的反应有关得七在针灸刺激

很少有研究探讨了大胆的反应与纯洁得七(即。,without sharp pain). In Na et al., 2009, with pure得七大胆的反应模式,针灸在GB34主要激活(21]。在白et al ., 2010年,纯洁得七,主要是积极信号变化被认为在针灸GB37 [22]。依照这些先前的研究,我们的研究结果清楚地表明,显著激活主要是的,他们,IPL,脑岛,丘脑,扣带皮层和小脑与纯有关得七在针灸刺激ST36(图2(一个)和表2)。然而,我们的研究结果也与其他先前的研究矛盾。回族和他的同事们提出了一个大脑网络称为limbic-paralimbic-neocortical网络名称主要释放与纯相关的大脑区域得七在针灸刺激(6,19,20.,23]。我们推断,几个可能的原因可能导致deactivation-dominated大胆的响应模式。首先,平均每个主题是重复运行的应用。重复可能本身改变激活区域的分布由于记忆和期望的影响(24]。其次,全球标准化,可疑数据处理步骤采用几个fMRI-based针灸研究中,可以引入一个人为负与任务的关系(25- - - - - -29日]。特别是,我们最近的研究澄清,fMRI-based针灸的数据,全球标准化显著改变activation-dominated结果deactivation-dominated [29日]。因此,我们建议,大胆的反应有关得七在针灸刺激ST36应该激活为主。

这些得七相关的激活在somatosensory-related主要是大脑网络。先前的针灸研究倾向于认为,这些结果反映了特定的针灸(中央监管5,21- - - - - -23]。然而,最近的一些研究认为,针灸刺激是类似于一个特别的深刻的痛苦刺激(12]。因此,针灸刺激的大胆的反应被认为主要反映的一般中央处理特别深刻的痛苦刺激(30.]。与表面(皮肤)疼痛,深刻的痛苦(来自肌肉、关节或内脏)是枯燥、分散,难以定位(30.,31日]。亨德森et al ., 2006年,研究人员使用肌内注射高渗盐水建立深刻的痛苦模型(30.]。主观感觉在这种深刻的痛苦主要包括温柔、沉重、疼痛,痉挛,抽搐、咬,是相似的得七通过针灸刺激诱发。激活基于肌内注射高渗盐水的深刻的痛苦是位于中间的扣带回,脑岛,如果,他们,运动区域和小脑24,30.]。其他的研究探讨了深痛的中央处理基于肌肉电刺激(ime) [31日肌肉[]或机械压力32]。在SI ime,期间,他们,脑岛,IPL,楔前叶,颞上回、扣带回前部、中部和后部,屏状核、丘脑、中央前回、额下回(劣质、内侧和中间)被激活(31日]。ACC的激活,脑岛,他们,IPL,丘脑,壳核、屏状核、尾状核与mechanical-pressure-based肌肉疼痛(32]。大多数的激活得七在目前的研究被报道在上述深刻的痛苦的研究中,这可能表明类似的中央处理同源的刺激和类似的主观感觉。由于个体差异的大脑形态和不同的实验设计,中央的激活模式在深刻的痛苦和针灸刺激之间很难进行比较研究。因此,我们建议一个特定的中央的效果得七在针灸刺激后可能说明比较直接和深刻的痛苦刺激。

4.2。之间的关系得七相关和剧烈的疼痛相关的大胆的反应

在疼痛研究的领域中,人们普遍知道的差异之间的质量和来源剧烈的疼痛和深刻的痛苦是显著的33]。尽管早期的正电子发射断层扫描(PET)的一项研究认为,皮肤疼痛和肌肉疼痛常见的表示(34从动物调查[],充分的证据35,36),临床资料(37- - - - - -39),和人类神经影像学研究24,30.,31日,40- - - - - -43]表示不同的大脑处理急性肤浅的疼痛(刺痛)和深刻的痛苦。对于针灸,deep-pain-like得七感觉和剧烈的疼痛被唤起相同的针刺处理。针灸的剧烈的疼痛可能是由于纤维表面的皮肤疼痛或疼痛的刺激纤维组织。因此,之间的差异得七和剧烈的疼痛在针灸可能归因于只有感觉的质量或质量和感觉的起源。在这两种情况下,中央反应应该被检测到的某些差异。自主体与纯粹的剧烈的疼痛在针灸刺激是很难获得的,之间的区别得七和剧烈的疼痛诱发针灸刺激不能直接提出。因此,我们不得不推断出他们的差异得七和混合组。在考虑所有的针刺感觉作为一个整体,激活他们的脑岛,SI,小脑和丘脑是最健壮的大胆由针灸刺激所引起的反应在以前针灸fMRI研究[9- - - - - -11]。一致的结果显示在我们的研究中,大量激活皮质躯体感觉的相关处理,电动机,疼痛信号相关得七+由针灸刺激(图引发剧烈的疼痛2 (b)和表2)。

基于视觉的比较得七和混合组的组结果,激活的区域混合集团主要覆盖的得七组和更大范围和更强的强度。此外,额回的激活(内侧、中、高级)、颞回(低等和中等),SMG、尾状核、杏仁核、海马旁回、舌回、梭状回和很多条件在小脑也被激活混合组。大部分的视觉差异未能在两个示例中生存t测试,从而解释这些差异应谨慎对待。我们认为他们可能反映了主观感觉略强得七在混合组或双方的共同模式得七和剧烈的疼痛,而不是剧烈的疼痛的具体模式,如发现痛苦的疼痛刺激和/或编码定位、强度和持续时间(30.]。此外,失活的前额叶皮层和海马旁回,膝下内侧额叶脑回的得七和混合组,分别。先前的研究表明,海马的大胆的反应/ parahippocampus改变取决于组织刺激的类型,也就是说,停用期间深刻的痛苦和激活在表面的疼痛24],它符合我们的结果和可能表示不同的情感和认知处理这两种痛苦(24,44,45]。作为默认模式网络的一部分(静),失活subgenual扣带/额内侧回通常是报道在以前针灸与混合组相关联的功能磁共振成像研究[5,10,29日),表示一个函数输入模式的防备和警觉性可能的内部或外部环境的变化(5]。然而,这两个失效区域也未能在两个示例中生存t测试。海马体的失活或parahippocampus还发现在以前针灸与混合组相关联的功能磁共振成像研究[5,29日]。因此,这些差异也应小心解释。

基于两个示例t测试组之间,部分的壳核、丘脑、小脑(图明显不同3和表3)。具体地说,在这些地区,大胆的信号中几乎没有变化得七组,但他们明显增加混合组。我们认为,这可能反映了特定的大脑处理的锐痛,而不是不同的全球得七组间强度(见部分3所示。5详情)或常见的模式,但有不同的程度的得七和混合组。丘脑,作为一个结构,它接收来自多个提升预测疼痛途径,参与疼痛的感觉歧视和情感动机组件(46- - - - - -48]。特别是丘脑的激活将最有可能在急性疼痛状态(49),这与当前的研究是相一致的。自得七可能来自深层组织和剧烈的疼痛可能源自表面皮肤痛觉纤维,丘脑的差异可能反映了不同的原始结构的痛苦(30.,31日]。突出网络的大脑区域,壳核是重要的在认知信息的集成50,51]。疼痛,壳可以利用认知语境影响的选择适当的大脑网络中订婚的流入传入疼痛的信息(52]。在最近的研究中,核中的差异可能反映了特定的剧烈的疼痛的处理。小脑的差异是位于小叶CrusI CrusII,参与认知过程的痛苦(53),可能反映了特定的中央处理的锐痛。然而,这些有差异的区域的活动和主观感觉没有联系,表明他们没有编码主观疼痛强度(图未显示)。简而言之,我们认为这些有差异的区域可能与特定的知觉和情感品质的剧烈的疼痛。

特别是,另一种解释为这些定量和定性差异应该讨论的是显著不同的得七和剧烈的疼痛。以前的深刻的痛苦研究发现,皮质的交界处(BA22/39/40),其中包括双边STG和SMG显著激活(31日]。交界处被认为优先响应行为相关的刺激和发挥一般作用检测显著刺激(54- - - - - -56]。最近,“突出网络”是分离的,这使得深加工与内脏感觉数据的集成,自主,享乐标记的生物可以决定下一步该怎么做(或不做)(57- - - - - -59]。突出网络包括前脑岛、前扣带皮层,以及更多的边缘和旁边缘结构(如杏仁核和壳核)和小脑(VI) (52,57,59,60]。大多数的这些区域被激活得七和混合组,这可能表明两种得七和剧烈的疼痛感觉针灸刺激诱发的突出的外部刺激。此外,由于剧烈的疼痛往往是可以避免的,通常唤起积极情绪因应行为,而深刻的痛苦通常是不可避免的和常常唤起消极情绪的应对行为(24,30.),更强和更广泛的激活在这些地区混合组,以及被激活的区域混合集团可能反映,剧烈的疼痛比deep-pain-like更突出得七感觉。

总之,大胆的定量和定性的差异之间的反应得七和混合由针灸刺激所引起的感觉是截然不同的。我们推断,大胆的剧烈的疼痛反应的模式可能是分开的得七在空间分布。的主题应该排除在那些只有剧烈的疼痛得七,当中央大胆探索在针灸刺激反应。

4.3。限制

本文即将到来的研究中仍有改进的空间。首先,主观感觉在针灸刺激的得分是基于回忆,所以参考向量是严格基于“开关”的模式。因为针灸刺激引起的感觉,可能无法立即停止操作时消失,针灸的大胆的反应刺激部分仍在针灸操作之间的时间间隔4,61年]。因此,可能存在操作之间的相互影响。实时得分在进一步的研究提供更精确的信息。即便如此,使用一个相对保守的阈值,真实的激活(或失活)“开关”模式下可以检测到。特别是本文主要的结果反映了大胆的反应得七或得七混合着剧烈的疼痛针灸刺激诱发的渴望,而不是针灸的效果。其次,对照组用纯没有剧烈的疼痛感觉。自主体与纯粹的剧烈的疼痛是很难获得在针灸刺激,进一步的研究将收集这些对象从一个大样本的大小。最后,在BLOCK-designed手册针灸刺激量几乎是等价的。进一步的研究应与辅助设备量化针灸的刺激。

5。结论

目前的研究集中于两个fMRI-based针灸研究的核心问题。第一个问题是什么得七大胆的反应由相关,我们的答案是,大胆的反应有关得七在针灸刺激ST36激活为主。这些得七相关激活主要是在somatosensory-related大脑网络和类似于先前的研究深刻的痛苦。因此,我们建议这些激活可能表明类似的中央处理同源的刺激和类似的主观感觉。对于第二个问题之间的关系是什么得七相关和剧烈的疼痛相关的大胆的回答,我们的答案是,大胆的反应模式的剧烈的疼痛可能是分开的得七在空间分布。此外,我们建议主题应该排除在那些只有剧烈的疼痛得七当探索中央大胆在针灸刺激反应,因为大胆的反应之间的定量和定性的差异得七和混合由针灸刺激所引起的感觉是重要的。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

本研究项目支持的国家重点基础研究发展计划(973)资助下号,2012 cb518501和2011 cb707702下中国的国家自然科学基金批准号。30930112,30970774,81000640,81000641,81030027,81101036,81101108,31150110171,30901900,81271644,和31200837,中央大学基础研究基金。