文摘

Deqi反应,心物的光谱响应特征不同针刺感觉,中国针灸临床疗效至关重要。先前的神经影像学研究神经的相关全面调查deqi反应求和的分数不同的针刺的感觉。然而,个人感觉在大脑活动的角色,以及他们如何相互作用仍有待澄清。在这项研究中,我们应用功能磁共振成像研究的神经关联的各个组件deqi在右边的针灸LV3 Taichong穴位。我们选择的一个子集deqi反应,即压力、沉重、丰满,麻木和刺痛。使用的单个组件deqi不同的科目不大胆的百分比变化的分析信号,压力被发现一个引人注目的感觉,导致大多数的负激活limbic-paralimbic-neocortical网络(LPNN)。相似或相反的神经活动严重重叠的地区发现应对不同针刺感觉,包括双边LPNN右眶额皮质,双边后顶叶皮层。这些发现提供个人针感觉如何交互的神经影像学证据在大脑中,表明不同针刺的调节效果感觉有助于对LPNN针灸调节网络。

1。介绍

的针刺的感觉deqi心理物理反应,中医认为扮演一个关键的角色在针灸的临床疗效1- - - - - -4]。Deqi是一系列的复合针刺感觉包括但不限于疼痛、压力、疼痛、沉重,丰满,温度变化(温暖或凉爽),麻木、刺痛、钝痛(2,3,5]。它已经被证明了deqi感觉在针灸刺激传达了不同的神经纤维系统(6]。例如,一个β纤维传达麻木。沉重和饱腹感是由一个δ纤维(6]。然而,针刺的感觉之间的联系和针灸对大脑的影响仍然是一个正在进行的研究领域。此外,不同的组件deqi可能属性在某些疾病有效的治疗。它已经表明,麻木和疼痛但不刺,跳动,刺痛,燃烧,沉重,丰满,或痛与镇痛的临床疗效4]。在本文中,我们调查的组件如何deqi感觉是单独与大脑对针灸的反应。

以前神经成像功能磁共振成像和宠物的研究一直在研究大脑反应针灸在多个障碍包括疼痛、中风、帕金森病,功能性消化不良,阿尔茨海默病(7- - - - - -13]。一些针灸成像报告针刺的感觉(占8,9,14- - - - - -18]。大量的功能磁共振成像研究健康受试者包括我们一直显示,针灸deqi引起广泛的负面大胆的信号变化(失活)limbic-paralimbic-neocortical网络(LPNN)和积极大胆的信号变化的躯体感觉的大脑区域9,14- - - - - -16,19,20.]。共性和特异性都观察到大脑反应在不同的穴位针灸(16,17,21]。据报道,剧烈的疼痛和整体的感觉deqi与独立有关的大脑活动模式(9,14- - - - - -16,22]。之前的文献报道到目前为止,只有大脑反应和整体之间的关系deqi感觉。然而,问题的角色个体针刺的感觉deqi在大脑活动,以及他们如何相互作用仍有待澄清,特别是与消极的或积极的大脑激活的关系吧。

在目前的研究中,我们试图描述大脑反应的一个子集针感觉有关deqi在右边的手工针灸LV3穴位(Taichong)远端脚的背部,证实了假说的主要目的,每个针刺感觉可能对应不同的大脑反应针灸的地图。五个选择感觉压力,麻木,沉重,饱腹感和刺痛。另一个deqi感觉与疼痛有关,包括疼痛、酸痛、钝痛,温暖或凉爽了在另一个单独的纸。的模式的差异deqi,包括频率和强度在个人感觉,被用来区分针灸作为控制和简单的触觉刺激。我们假设不同的调节影响针刺感觉有助于对LPNN针灸调节网络。据我们所知,我们是第一个团队探索各个组件之间的关系deqi在针灸和大脑活动。

2。材料和方法

2.1。主题

在目前的研究中,我们提取的数据从一个更大的项目调查的大脑影响针灸Athinoula a Martinos中心的生物医学成像在马萨诸塞州综合医院。本研究包括37 acupuncture-naive和右撇子健康受试者(30科目针灸刺激,19-47岁意味着±SD14米/ 16 f;15个主题对触觉刺激,21-45岁意味着±SD,4米/ 11 f)。八个受试者针灸刺激和触觉刺激在同一会话。六个受试者两次针灸刺激触觉刺激和八个受试者进行两次不同的目标,如真正的针灸和针灸的比较,不同的穴位,不同针灸刺激。这项研究是符合道德规范的世界医学协会(赫尔辛基宣言)和标准建立了医院的机构审查委员会和美国国家补充和替代医学中心(它)的美国国立卫生研究院。受试者筛选排除神经、精神和医疗疾病,药物滥用,头部创伤的历史意识丧失,禁忌症暴露在高磁场。向受试者解释所有实验程序,签署之前获得知情同意参与这项研究。

2.2。针灸和触觉刺激

在单个会话,我们管理的针灸LV3正确的远端背脚使用无菌,一次性、不锈钢针灸针(0.20毫米)直径(KINGLI医疗器械有限公司,无锡,中国)。刺激增强了操作引起的针deqi,复合功效根据中医相关的独特的感觉2]。为了避免有害的疼痛,我们测试了主题的容忍针操纵后插入针穴位。十分钟扫描期间,针在每个方向旋转大约180°,连运动的速度1赫兹,两分钟刺激这两个时期,在三个休息时间(图1)。(JL)注册针灸师有超过25年的针灸临床经验管理针灸对所有科目。

触觉刺激在LV3右脚被用作控制期望和表面的感官评价,先前报道(2,9,15]。穴位的皮肤轻轻敲了几下5.88·冯·弗雷单丝针灸一样使用相同的模式。

2.3。心理物理反应:针刺的感觉Deqi

受试者被告知,针灸会使用不同的技术点进行;躺在扫描仪的仰卧位受试者无法看到针灸师在哪里工作。在每个扫描完成,主题是要求报告的全套感觉疼痛,疼痛、压力、沉重,丰满或膨胀,温暖或凉爽,麻木、刺痛、钝痛、刺痛和评价每一个感觉,如果是有经验的,在1到10 (2]。如果对象没有感觉的感觉,它被指出是0。心理物理的数据只有一个子集的选择五个感觉,包括压力、麻木、迟钝、丰满,和刺痛,进行了分析,结果被报道。

2.4。功能磁共振成像的收购

功能磁共振成像扫描仪进行1.5特斯拉(德国西门子奏鸣曲,埃朗根)配备了一个标准的二次线圈。受试者躺仰着耳塞抑制扫描噪音和缓冲结构的固定头。我们收购了(1)标准高分辨率矢状图像3 d-mprage t1序列,和(2)大胆全脑功能磁共振成像图像包括脑干与gradient-echo回波平面成像(EPI)序列(TR = 4000毫秒,TE = 30 ms,翻转角度= 90°,FOV = 200毫米,矩阵= 64×64,= 3毫米,厚度差距= 0.6毫米),而主题是管理在LV3针灸穴位。每个fMRI运行持续了10分钟。

2.5。心理物理数据分析

卡方测试的频率进行了比较个人之间针灸针刺感觉和触觉刺激使用SPSS 19.0(美国芝加哥,IL)。Mann-Whitney测试进行比较针灸之间的个人感觉和触觉刺激强度使用SPSS 19.0。

2.6。功能磁共振成像数据分析

所有的功能磁共振成像数据分析使用的分析功能神经影像学(AFNI)软件包[23]。第一15卷在第一分钟的每个功能数据集被丢弃的消除信号先生的漂流常见初针灸功能磁共振成像扫描。每个功能的数据集是motion-corrected,注册到主体的解剖扫描,转化为Talairach和Tournoux[的标准化的空间24),空间平滑的高斯滤波器宽屏半峰5毫米,和归一化平均强度值在整个时间序列。多元回归分析来确定大脑区域显示的变化信号先生由于针操纵针灸时期(ACUP),使用参考针离开期间的休息时间(休息)。六个运动参数作为解释变量的去除残余运动相关的活动。

脑容量百分比,信号变化从不同的受试者针灸然后分组和分析协方差分析(ANCOVA), 5个人的分数针刺的感觉(压力、麻木、沉重、丰满和刺痛)作为协变量。同一组分析应用到脑容量百分比先生对触觉刺激信号变化。显示百分比的统计参数映射信号改变针灸先生/触觉刺激对个人针刺的感觉。

组中的分析、多重共线性可能发生在一个或多个独立的感觉分数是高度相关的一个或多个其他独立感觉分数。可靠地检查完美或近乎完美的多重共线性,我们使用方差膨胀因子(VIF)每个感觉作为因变量的回归评分的分数上所有其他的感觉作为独立的变量。VIF措施解释变量之间的多重共线性的严重性和VIF 5或以上表明多重共线性问题25]。VIF的感觉分数在这项研究范围从1.16到3.894(表1)。虽然有些VIF略高回归麻木时,压力,和刺痛,它们的值都低于5表明多重共线性可能不会引起问题。

为了防止错误,我们设置一个单独的体素的概率阈值正确的总体显著性水平使用蒙特卡罗模拟(26]。与1000年基于蒙特卡罗模拟的迭代处理ClusterSim程序(27),该集团的整体修正阈值激活地图针灸和触觉刺激与集群的108毫米³,未修正的。组激活地图然后覆盖在高分辨率的解剖图组标准化Talairach空间(24]。解剖定位和屏蔽功能的数据测定Talairach坐标和直接检验。

3所示。结果

3.1。心理物理反应

36个心理物理数据集在针灸刺激LV3和23心理物理数据集在触觉刺激。在针灸,更多的主题经历了压力(58.3%和8.7%),刺痛(55.6%和13.0%),和麻木(38.9%比0%)相比,触觉刺激()(表2,图2)。无显著差异数量的受试者经历沉重(19.4%比4.3%)和饱腹感(13.9%比4.3%)被发现之间的针灸和触觉刺激()。

个人感觉的强度在受试者变体。每组的分数不是正态分布。的Mann-Whitney测试是用来比较两组之间的差异。压力强度(与)、麻木(与0)和刺痛(与)被发现更大的相对于触觉刺激(针灸)(表3,图3)。在沉重的强度无显著差异(与)和饱腹感(与针灸刺激和触觉刺激之间的)()。

3.2。功能磁共振成像数据:大脑的反应

36 fMRI数据集在针灸刺激LV3和23 fMRI数据集在LV3触觉刺激。心理物理反应后立即获得fMRI会话不包含在这一分析。

3.2.1之上。意思是整体效果在针灸和触觉刺激大脑活动

符合我们之前的研究(9,17)、针灸刺激在LPNN LV3引起广泛的失活,如前扣带皮层(ACC),内侧颞叶(颞极,杏仁核,海马,parahippocampus回),和楔前叶(图4)。大部分的失活显示双边分布。稀疏积极发现激活左胼胝体压部,左丘脑,左前,和双边的段的圆形上沟脑岛的中央后沟,右额上回,双边supramarginal回,双边小脑皮层。摘要区域显示积极的和消极的激活引起的针灸刺激如表所示4。

触觉控制刺激引起失活在上述地区远远低于针灸刺激。积极激活也发现在左侧下段循环沟脑岛的中央后沟,和左supramarginal回,但比针灸刺激的程度要小得多。摘要区域显示积极的和消极的激活引起的触觉控制刺激如表所示5。

3.2.2。与个人感觉相关的大脑活动联系起来Deqi在针灸刺激

期间与触觉刺激,更多needlingsensations针灸显示广泛的重要的协会与某些大脑区域。在本文中,我们集中在大脑反应与五个感觉包括压力,丰满,沉重、麻木、刺痛(表报告的主题4,图5)。与微分个人感觉相关联的大脑区域部分重叠,如双边ACC,右外侧前额叶皮层,双边内侧颞叶皮层,双边后顶叶皮层。

压力引起负激活双边LPNN网络,如ACC和内侧颞叶皮层(海马体和parahippocampus)。单方面减少大脑活动也观察到在左额上回、左直回,正确的轨道回和沟,右颞回沟,右颞极、右前侧的段循环沟脑岛(表4,数据5(一个),6(一),6 (b))。增加大脑反应是稀疏所示左壁内的沟(IPS),横向壁沟,正确的部分的圆形上沟脑岛。

而丰满也导致的负激活对侧前额叶皮层和ACC感觉压力,沉重在同一区域(表展示了积极的活动4,数据5 (b),5 (c))。许多大脑区域显示负激活强度增加的压力感觉被发现有积极的激活强度增加沉重的感觉(数字6 (c),6 (d))。这些地区包括双边ACC,对劣质的额叶皮质(轨道脑回和沟),左额上回、右前侧的分段循环沟脑岛,右颞上沟,右颞中回、海马。

相反,消极的活动与沉重后顶叶皮层(双边IPS和横向壁沟)与积极的活动与麻木。双边海马麻木大脑活动减少,离开parahippocampus,左丘脑和大脑活动增加右额上回双边、后顶叶皮层(角形脑回,顶叶小叶,supramarginal回,IPS,和横向壁沟)(表4,图5 (d))。

刺痛的感觉是与大脑反应主要在两个方面:正相关在胼胝体后部(后中间体、地峡和压部)但负相关后顶叶皮层(双边角回、双边IPS和横向壁沟,右顶叶小叶,中央后回,和左supramarginal回)(表4,图5 (e))。

3.2.3。与个人感觉相关的大脑活动联系起来Deqi在触觉刺激

触觉刺激,压力的感觉,刺痛,丰满,沉重稀疏对大脑活动的影响。压力和刺痛主要与积极的大脑活动,而丰满和沉重主要演示了消极的活动。

压力明显与积极的感觉运动区域的激活有关,如两国中央前回、双边中央后回、沟前和优越的圆形沟脑岛的,劣质的环形沟段脑岛(表5,图7(一))。

沉重和饱腹感对大脑活动有同样的影响,因为只有一个主题有两个感觉强度相同的分数。相关的两个感觉主要是消极的活动双边颞回,右侧中央前回、中央沟,左盖额下回的一部分,左颞极,离开parahippocampus,左舌回(表5,图7 (b))。

刺痛主要是与稀疏积极的大脑活动前和脑岛的部分的圆形上沟,右额下回的鳃盖部分,海马体(表5,图7 (c))。

4所示。讨论

Deqi反应(1- - - - - -4),心物的光谱响应特征不同针刺感觉,中国针灸临床疗效至关重要。许多功能磁共振成像研究包括对针灸刺激我们的大脑活动显示(9,14- - - - - -16,19,20.]。然而,它还没有报道这些个人感觉的影响deqi在针灸刺激大脑活动。在这部分的研究中,我们应用功能磁共振成像研究的神经关联五个人感觉包括压力、沉重、麻木、丰满,和刺痛deqi反应在LV3针灸穴位。本研究的主要发现包括(1)的压力感觉与在针灸LPNN网络的广泛的失活;(2)积极或消极的部分重叠的相关的大脑区域活动的五个人感觉。他们包括双边LPNN,右边侧前额皮质和双边后顶叶皮层。一些针刺感觉显示anticorrelated协会在同一脑区;(3)刺痛感觉显示正相关的大脑活动双边后胼胝体。这些发现提供了神经影像证据显示不同个体针的感觉deqi可能与大脑不同的互动和共同交互与大脑。

4.1。压力感觉LPNN和默认模式网络的大脑活动

根据心理物理反应,压力突出最重要的针灸针刺的感觉。除了最高频率(图2(图)和强度3)在所有相关的感觉deqi反应,压力也在很大程度上造成了广泛的LPNN失活,针灸可能调解的antipain,抗焦虑和其他不同的调节效应(16]。

突出的大脑区域,与压力包括双边ACC,劣质的额叶皮质,海马双边和parahippocampus双边舌回、颞极,脑岛(表4,图5(一个))。这些大脑区域与压力相关的已被证明在默认模式网络重叠与[9,18,28];默认模式网络的完整性已被假定是全球神经的平衡的核心功能和健康的维护29日]。

相反,增加强度的压力感觉触觉刺激大脑活动增加中感觉运动区域,如中央前皮质、中央后皮层,和脑岛(表5,图7)。这样一个极端的差异可能是由于神经的刺激在皮肤水平相比,触觉刺激深层神经刺激在手动针灸。LV3穴位位于背的脚窝远端连接的第一和第二跖骨2坎昆(穴位的准确位置的比例单位)高于脚趾的web。在触觉刺激,表面的机械层传输压力感觉运动区域的感觉δ和一个β纤维(30.]。在针灸刺激,针通道包括皮肤,皮下组织,短伸肌的外侧姆趾肌肌肉,腓神经深处,第一跖骨背动脉和静脉,和第一背侧骨间肌31日]。与深层刺激LV3,温柔和重复操作生产机械压力和组织扭曲激活更多的机械和痛觉受器由薄有髓的支配δ和C纤维(32]。针灸的频率和强度的压力因此高于触觉刺激,这也是我们对心理物理的分析数据(数据所示2,3)。这也是由早期人类针灸研究合谷(风),类似的组织成分LV3步行。蒋介石等人发现,针灸镇痛完全被封锁的深神经分支支配肌肉纤维但不是皮神经纤维(33]。此外,研究压力感觉nonacupuncture机械刺激引起的深层和表层组织类似的结果(34,35]。Graven-Nielsen et al。34)发现nonpainful可以唤起感觉压力机械从人类肌肉组织与完整皮肤的麻醉。他们得出的结论是,nonpainful压力是由一种感觉δ涉及低门槛和C传入纤维的机械在深层组织。感觉压力诱导的时间总和机械刺激在深层组织被证明是更有效比纯粹的皮肤刺激,建议δ和C肌肉调解深层组织的压力感觉传入纤维(35]。

除了一个δ和一个β纤维位于表面的层,我们的研究结果表明,压力主要涉及针灸刺激引发的感觉δ在深层组织和C传入纤维。研究利用脑电图(36和梅格37,38)表明,选择性刺激c fibers诱导ultra-late诱发的大脑潜力的ACC (36,38),后顶叶皮层(37)、脑岛和躯体感觉皮质(37,38]。最近的一个右额叶功能磁共振成像研究表明,增加活动盖,下额叶皮层和前岛叶C-fiber单独刺激相比δ纤维本身的刺激。的模拟δ纤维或C-fiber都与ACC激活有关,SMA和丘脑39]。这些与C-fiber /相关的大脑区域δ纤维的实验研究与我们的研究结果是一致的多数,如ACC,劣质的额叶皮质,脑岛。此外,co-stimulation C -和心房纤颤的输入由通常的大面积激光刺激使录音ultralate大脑诱发电位(ULEPs)潜力,可以记录在选择性刺激C fibers (36]。与压力相关的负面活动感觉可能是C -和聚集有关的结果δ光纤输入,导致压迫的中央处理C-fiber输入(39]。

4.2。感觉的相互作用压力,沉重,丰满,刺痛和麻木的大脑区域重叠

丰富的感官体验显然是转达了而不是单个受体或感觉轴突的神经纤维的数量(30.]。能够很好的接受,广泛的有髓和无髓鞘的神经纤维在皮肤和/或肌肉层涉及针灸刺激(6,40- - - - - -43]。在人类的针灸研究中通过分析与FFT功率谱的单位放电,王先生和他的同事们发现沉重和饱腹感之间的关系δ神经纤维(6]。在我们的研究中,我们发现,压力沉重,和饱腹感与ACC严重重叠的神经活动有关,低额叶皮质,脑岛(表4,数据5(一个),5 (b))。它符合大脑反应的刺激δ和C纤维前面讨论的。与压力相比,沉重了anticorrelated积极活动,而丰满显示类似的消极活动在这些大脑区域。饱腹感也可能参与C-fiber。

所有五个感觉证明了关联后顶叶皮层的大脑活动包括顶叶小叶,顶叶小叶,IPS(表4,图5)。后顶叶皮层接收躯体感觉和/或视觉输入。IPS是将这些感觉信息集成的关键与身体有关,通过肢体的运动信号控制运动和眼球运动(44]。使用梅格的研究表明,选择性的刺激δ纤维或c fibers诱导ultra-late唤起大脑潜力后顶叶皮层(37),支持我们的研究结果的感觉压力,沉重,丰满涉及δ纤维和/或c fibers。另一方面,之间的关系感到麻木和刺痛的感觉,后顶叶皮层也可以支持的刺痛和麻木的四肢常见顶叶癫痫患者(45,46]。

大量的研究表明,针灸引发临床疗效通过传入神经纤维支配的激活皮肤和肌肉(41- - - - - -43,47,48]。神经纤维的躯体传入信息各种对身体机能的影响,包括镇痛、躯体、自主和激素响应(41,42,47,48]。例如,在一个人类研究传入纤维神经支配的特点ST36 (zusanli),对下颌运动反应有显著的抑制效果(JMR)和二腹肌肌动电流图的针灸刺激,引起陆发现这些影响被削弱或取消切片腓神经和阻断β和一些δ纤维。他们有一个结论:大型传入纤维的优势被认为是其中的一个基本特征的穴位43]。

符合这些研究,这些与针刺感觉相关的大脑区域在各种各样的情绪调节中发挥作用,认知、记忆和疼痛调制(49- - - - - -54]。在人类目前的结果清楚地表明这些神经纤维对中枢神经系统的影响。

4.3。白质(胼胝体)活动期间针灸刺激

我们发现的刺痛感了显著正相关,后胼胝体(后中间体、地峡和压部)(图5 (e)),这是主要的白质纤维束连接两个半球的皮层区域。胼胝体白质,很少报道针灸功能磁共振成像研究,尽管越来越多的研究报告白质的fMRI活化,特别是胼胝体(55- - - - - -59]。可以支持我们的发现的病变splenial胼胝体负责感到麻木和刺痛的感觉单侧肢体或面对病人60,61年],胼胝体的结构与功能的灰质区域网络参与两半球间的传输任务(57]。人类和猴子的研究表明,后胼胝体包含顶叶和枕叶皮层之间的联系和在转移过程中发挥作用的感官信息(62年- - - - - -66年]。与这些结果一致,所有五个针刺感觉在目前的相关研究后顶叶皮层如前所述,尤其是刺痛和麻木,支持,胼胝体的激活是重要的血流动力学反应针灸刺激而不是工件。我们进一步假设胼胝体针灸传达途径可能是一个重要组成部分。

4.4。大脑活动的差异:意味着效应与个人针刺感觉针灸刺激的效果

重叠区域的影响个人针刺感觉针灸刺激提供细节的调节效应的效果。另一方面,一些重要的大脑区域,突出的个人针刺感觉效果,可能会显示小或没有明显的活动意味着效果(数字4,5)。例如,胼胝体后部证明两国广泛的激活与刺痛,而单边小激活所示平均效应可能错过了一个小工件(59]。同样,为该地区的IPS,整合对身体感官信息相关的关键(44),它是广泛与五个人针刺的感觉。然而,没有明显的活动意味着效果所示。这就是为什么研究不足意味着影响针灸的效果。

5。限制

在目前的研究中,我们大脑中提取数据从一个更大的项目,调查了针灸的效果。一些受试者不止一次针灸实验对不同的目标,比如比较真正的针灸和针灸,针灸刺激不同的穴位,不同。然而,数据适合本研究的目的是评估行为反应和大脑反应之间的相关性在针灸。考虑的变化在针灸针刺的感觉刺激,大样本量的进一步调查是十分必要的。

6。结论

相似或相反的神经活动的严重重叠的区域LPNN和静发现应对不同的感觉deqi通过针灸刺激引起。后胼胝体参与针灸的感觉传达途径。我们的数据提供了神经影像证据的个人针的感觉deqi在针灸交互在大脑中,个人感觉的信息集成的信号融合处理中心中枢神经系统。这是证实,不同的心理物理与不同的血流动力学反应相关的活动。

确认

这项工作是由美国国立卫生研究院的资金支持,国家补充和替代医学中心(一下R21 AT00978, 1 -警察甲- 002048 - 01和F05 AT003022),国家研究资源中心(P41 RR14075, U54 EB005149,和424 RR021382),人类大脑计划格兰特(NS34189),发现精神疾病和神经科学研究所(思想)和中国国家自然科学基金(2013 - 2016)(批准号81273674)。作者没有利益冲突。