Projeção de vídeo em tempo real em uma ressonância magnética para a caracterização de correlações neurais associados com terapia de espelho para dor do membro fantasma

PLP refere-se a sensação de dor percebida dentro da área correspondente ao membro ausente postamputation^1,2. Esta condição é um encargo significativo de cuidados de saúde crônico e pode ter um impacto dramático sobre qualidade de vida de^{3,4 um indivíduo}. Tem sido sugerido que alterações na estrutura do cérebro e função desempenham um papel fundamental no desenvolvimento e neuropathophysiology de PLP^5,6. No entanto, as correlações neurais subjacentes de como desenvolvem os sintomas de dor e como eles podem ser atenuados em resposta ao tratamento permanecem desconhecidas. Esta falta de informação é principalmente devido a desafios técnicos e limitações associadas a realização de uma determinada abordagem terapêutica dentro dos limites de um ambiente de neuroimagem como MRI^5,7,8 .

Resultados de vários estudos atribuem o desenvolvimento do PLP para reorganização mal-adaptativos neuroplastic ocorrendo dentro córtices sensório-motor, bem como em outras áreas do cérebro. Por exemplo, ficou demonstrado que após a amputação de um membro, há uma mudança na representação cortical correspondente sensório-motor de áreas vizinhas. Como resultado, áreas vizinhas aparentemente começam a invadir as zonas que costumavam correspondem ao membro amputado^9,10. A fim de aliviar os sintomas de dor associados com Pip, tratamentos como MT ou imagética motora podem ser eficaz^9,11,12. Sugere-se que o alívio dos sintomas ocorre presumidamente através do restabelecimento de cruz-modal de entradas aferentes, fornecido pela observação de imagens de espelho-refletida do membro nonaffected^{12,13, 14,15,16,17}. Através destas imagens, os participantes são capazes de visualizar o reflexo do membro oposto ao invés do que foi amputada, criando assim uma ilusão de que ambos os membros permanecem. A ilusão e efeitos imersivos foram estudados anteriormente por Diers et al. em indivíduos saudáveis, em que uma comparação de ativação funcional através de ressonância funcional (fMRI) foi avaliada depois de ser submetido a uma tarefa com uma caixa de espelho comum ou realidade virtual ¹⁸. no entanto, as correlações neurais associadas a reversão das alterações neuroplastic mal-adaptativos e o alívio dos sintomas permanecem mal compreendidas. Além disso, o mecanismo subjacente do PLP permanece um tópico de pesquisa, como a clara alteração fisiopatológicas subjacente por trás do desenvolvimento do PLP é elucidada ainda incompleta enquanto resultados controversos têm sido revelados^{5, 19}. Como dito acima, vários autores atribuem o desenvolvimento de dor de desaferentação e reorganização cortical do cérebro afetadas área (área do membro amputado)^6,7,8; no entanto, em frente a resultados foram descritos por Makin e colaboradores, em que a presença de dor está associada com a preservação da estrutura do cérebro e dor é atribuída a uma redução de conectividade funcional inter-regional¹⁹. Tendo em conta estes controversa e de frente para as conclusões, acreditamos que a nova abordagem aqui apresentada trará informações relevantes adicionais para o estudo do PLP e permitirá que os cientistas avaliar os efeitos da MT em um ambiente ao vivo com o grau de cérebro ativação ao compará-las com os níveis de dor avaliada em nosso protocolo completo¹⁹.

Literatura anterior sobre este tema tem mostrado que a MT é uma das terapias comportamentais mais adequadas para o tratamento da PLP devido a sua fácil implementação e baixo custo¹². De fato, estudos anteriores desta técnica têm mostrado evidências de uma reversão das alterações mal-adaptativos dentro do córtex sensório-motor primário em amputados com PLP^8,20,21. Apesar de MT é talvez a abordagem mais barata e mais eficaz para tratar a PLP^12,22,23,24, mais estudos são necessários para confirmar estes efeitos, uma vez que alguns pacientes que não responder a este tipo de tratamento⁸ e há uma falta de ensaios clínicos randomizados maiores que fornecem resultados baseados em alta-provas de²⁵.

Dentre as hipóteses que MT pode reduzir PLP está relacionado ao fato de que a imagem de espelho de parte do corpo amputada-não ajuda a reorganizar e integrar a incompatibilidade entre a propriocepção e feedback visual²⁶. Os mecanismos subjacentes de MT podem ser associados com a reversão do mapeamento adaptativos de somatossensorial^8,,^27,28.

Para MT, assuntos são necessários para executar várias tarefas motoras e sensoriais, usando seus membros intactos (por exemplo, flexão e extensão) enquanto observa este efeito em um espelho localizado na linha média do corpo do participante, criando assim um vívido e preciso representação do movimento dentro da área do membro amputado²⁹.

Para aprofundar o conhecimento científico dos aspectos fisiopatologia envolvida no PLP, é crucial para melhor caracterizar as alterações neuroplastic subjacente que resultam de amputações membro, bem como a melhoria dos sintomas de dor, fornecido pelo MT A este respeito, técnicas de neuroimagem, como a ressonância magnética, têm emergido como ferramentas poderosas para ajudar a elucidar os mecanismos fisiopatológicas associados com reorganização cortical e fornecem pistas para otimizar a reabilitação de indivíduos com Pip em o contexto clínico^30,31. Além disso, a alta resolução espacial proporcionada pela fMRI (em comparação com a Eletroencefalografia, por exemplo) permite o mapeamento mais preciso das respostas do cérebro, tais como representações de dedo e dígito, no córtex sensório-motor, juntamente com outras regiões do o cérebro de³².

Até à data, a neurofisiologia associada com MT continua elusiva devido em grande parte aos desafios de realizar o procedimento dentro do ambiente de scanner (ou seja, é difícil para um indivíduo realizar a terapia enquanto estava deitado no scanner). Aqui, descrevemos um método que permite a um indivíduo observar o seu próprio movimento de perna em tempo real enquanto supina deitada dentro dos estreitos limites do scanner do furo. Uma recriação exata da sensação vívida e envolvente eliciada a terapia pode ser recriada usando uma câmera de vídeo que capta imagens em tempo real da perna em movimento e um sistema de espelhos e um monitor que pode ser visto diretamente pelo estudo participante.

Após estudos tentaram incorporar técnicas como gravação de vídeo, realidade virtual e animações pré-gravados como meio para apresentar o estímulo visual e contornar esses desafios técnicos^{9,16,33 ,34}. Ainda, essas técnicas foram limitadas em sua eficácia^{35,36,37,38,39}. No caso particular de usando um vídeo pré-gravado, há uma muitas vezes pobre sincronização entre os movimentos dos participantes e aqueles fornecidos pelo vídeo, bem como a falta de precisão de cronometragem, que leva a uma má impressão realista que o indivíduo a perna está se movendo. A fim de melhorar esta sensação de imersão sensório-motor, outras técnicas, tais como realidade virtual e animações digitalizadas, foram tentadas. No entanto, eles falharam gerar sensações visualmente convincentes devido a uma resolução de imagem de baixo, um campo de visão limitado, irrealistas ou nonnatural humano-como movimentos e presença de lag de movimento (i.e., desynchronization de movimento). Além disso, a falta de uma modelagem exata combinada com o pobre controle sobre outros recursos, como os efeitos de atrito, dinamismo e gravidade, dificulta a percepção de uma sensação vívida e envolvente de⁴⁰. Portanto, para amputados, vale explorar estratégias para assegurar que indivíduos estão engajados na tarefa cognitiva (observação) e amputada envolvente sobre a ilusão de movimento de um membro. Finalmente, os recursos necessários para desenvolver e implementar estas estratégias complexas podem ser demorado e/ou custo proibitivos.

Nós descrevemos uma nova abordagem que acreditamos que cria uma sensação vívida e realista de imersão no qual o participante pode ver um vídeo ao vivo e em tempo real de uma imagem projetada do seu próprio membro enquanto eles executam uma sessão de MT³¹. Esta abordagem é realizada enquanto o indivíduo está mentindo no furo do varredor e sem custos substanciais ou desenvolvimento técnico extensivo.

Este protocolo é parte de uma bolsa de projeto de pesquisa do National Institutes of Health (NIH) (RO1)-patrocinado ensaio clínico que avalia os efeitos da combinação de uma técnica neuromodulatory, nomeadamente corrente contínua estimulação transcraniana (tDCS), com um terapia comportamental (terapia do espelho) para aliviar a dor do membro fantasma³¹. Avaliamos as alterações na escala analógica visual (VAS) para a dor no início do estudo, prévio e após cada sessão de intervenção. fMRI é usado como uma ferramenta neurofisiológica para avaliar as mudanças estruturais na função cerebral e sua correlação com o alívio da PLP. Portanto, uma ressonância magnética inicial é obtida a fim de ter um mapa de base da organização estrutural do cérebro do participante, que também irá mostrar que não há reorganização cortical de mal-adaptativos^{5,6,8 , 11 , 13 , 14 , 18 , 28} ou que não há¹⁹; da mesma forma, o cientista pode-se observar que áreas são ativadas na linha de base com a tarefa de MT, a fim de compreender a resposta de ativação das áreas para o MT; Por último, é possível obter uma segunda postintervention de ressonância magnética para ver se as alterações (modulação) foram geradas na reorganização cortical após a terapia combinada com tDCS e MT e analisar se essas mudanças são correlacionadas ou associadas com o grau de mudança de dor. Portanto, este protocolo permite aos cientistas avaliar alterações de reorganização estrutural em pacientes com PLPs durante MT e também os ajuda a compreender se estas alterações observadas em fMRI estão associadas com mudanças no PLP, portanto, fornecer detalhes adicionais sobre como MT afeta a atividade cerebral de estrutural e funcional para modificar a dor fantasma.